概览：常见的网络IO模型总结

常见网络IO模型

1. 同步阻塞IO（BIO）
2. 同步非阻塞IO（NIO）
3. IO多路复用
4. 异步非阻塞IO（AIO）

只有AIO是异步IO，其他都是同步IO。

同步阻塞IO —— BIO

（最简单最常见的模型）

应用进程发起IO系统调用之后，应用进程被阻塞，转到内核空间处理，之后内核开始等待数据，等待到数据之后，再将内核中的数据拷贝到用户内存中，整个IO处理完成之后返回进程，最后应用的进程解除阻塞状态，运行业务逻辑。

系统内核处理IO分为两步：

1. 等待数据（系统内核等待网卡接受数据，然后把数据写入内核 – 使用DMA）
2. 拷贝数据（把系统内核的数据拷贝到用户进程空间）

而此时应用进程则一直处于阻塞状态。

IO多路复用 IO multiplexing

（广泛应用于高并发场景，用较少的进程处理较多的请求，Java NIO、Redis、Nginx、Reactor模式）

IO多路复用分为select、poll、epoll。

多路复用中多路指多个通道，也就是多个网络连接的IO，复用是指多个通道复用一个复用器(select)。

多个网络连接的IO可以注册到一个一个复用器(select)上，当用户进程调用了select，那么整个进程会被阻塞，同时内核会监视所有select负责的socket，当任何一个socket中的数据准备好了，select就会返回，这时用户进程再调用read操作，将数据从内核拷贝到用户进程。

优势：用户可以在一个线程内同时处理多个socket的IO请 –> 用户注册多个socket，然后不断调用select读取被激活的socket，即可达到在同一个线程内同时处理多个IO请求的目的。

零拷贝 Zero-copy

阻塞IO系统内核处理IO分为两步：

1. 等待数据（系统内核等待网卡接受数据，然后把数据写入内核）
2. 拷贝数据（把系统内核的数据拷贝到用户进程空间）

可以从流程看到，读数据需要从网卡拷贝到内核缓冲区，然后再从内核缓冲区拷贝到进程缓冲区；写数据也是类似的两个步骤。

应用进程的一次完整的读写操作，需要用户空间和内核空间中来回拷贝，每拷贝一次，都需要CPU进程一次上下文切换，这样很浪费CPU和性能。

而零拷贝，就是取消了用户空间和内核空间之间的数据拷贝操作，应用进程读写数据就像直接在内核空间读写数据一样。

具体实现方式有两种：

1. 使用虚拟内存mmap+write(虚拟内存直接映射到用户空间)
2. sendfile方式：直接从磁盘读取到内核，然后内核直接发送到网卡，不需要用户态和内核态的转换拷贝。

以上是操作系统层面的零拷贝，目的是避免用户空间与内核空间之间的数据拷贝操作，可以提升 CPU 的利用率。而Netty中的零拷贝是基于用户空间的，目的是数据操作的优化。

参考链接

极客时间专栏《RPC实战与核心原理》04讲：04 | 网络通信：RPC框架在网络通信上更倾向于哪种网络IO模型？ (geekbang.org)