什么是IO呢？

IO的英文全称是input和output，翻译过来就是输入和输出。
在冯诺依曼结构中，将计算机分成为5个部分：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。其中输入设备指的是向计算机输入数据或信息，如鼠标，键盘都是输入设备。输出设备指的是用于接收计算机输出信息的设备，如电脑显示器。

IO执行过程

操作系统（Linux）负责对计算机的资源进行管理，应用程序运行在操作系统上，处在用户空间。应用程序不能直接对硬件进行操作，只能通过操作系统提供的API来操作硬件。

所以当我们在进行IO操作的时候，如读写磁盘的操作，进程需要切换到内核空间才可以执行这样的操作。并且应用程序不能直接操作内核空间的数据，需要把内核空间的数据拷贝到用户空间。

一个完整的IO过程包含以下几个步骤：

1. 应用程序向操作系统发起IO调用请求（系统调用）。
2. 操作系统准备数据，把IO的数据加载到内核缓冲区。
3. 操作系统拷贝数据，把内核缓冲区的数据从内核空间拷贝到用户/应用空间。

IO模型引入

但是在IO执行过程中，由于CPU和内存的速度远远高于外设的速度，所以就存在速度严重不匹配的情况。

举个例子，比如我要给磁盘写入100M的数据，CPU输出100M的数据可能只需要几秒钟，但是磁盘如果要接收100M的数据可能需要几分钟。
怎么处理这个矛盾呢？就可以使用IO模型进行编程。

IO模型的种类

IO模型有阻塞IO，非阻塞IO，信号驱动IO，IO多路复用，异步IO，其中前四个被称之为同步IO。

是否等待IO的执行结果就是同步IO与异步IO的区别，等待IO的执行结果就是同步，不等待就是异步。

阻塞IO

阻塞的意思就是一直等着。
在C语言中非常有代表性的库函数就是scanf函数

非阻塞IO

非阻塞IO就是不等着。

IO多路复用

多了一个select函数，select函数里面的一个参数是文件描述符的集合。通过它来对这些文件进行监听。当某个文件描述就绪的时候就对这个文件描述符进行处理。

信号驱动IO

异步IO