IO有两种操作，同步IO和异步IO。同步IO指的是，必须等待IO操作完成后，控制权才返回给用户进程。异步IO指的是，无须等待IO操作完成，就将控制权返回给用户进程。
网络中的IO，由于不同的IO设备有着不同的特点，网络通信中往往需要等待。常见的有以下4种情况。
（1）输入操作：等待数据到达套接字接收缓冲区。
（2）输出操作：等待套接字发送缓冲区有足够的空间容纳将要发送的数据。
（3）服务器接收连接请求：等待新的客户端连接请求的到来。
（4）客户端发送连接请求：等待服务器会送你个客户的发起的SYN所对应的ACK。
当一个网络IO（假设是read）发生时，它会涉及两个系统对象，一个是调用这个IO的进程，另一个是系统内核。当一个read操作发生时，它会经历两个阶段：（1）等待数据准备；（2）将数据从内核拷贝到进程中。
4种网络IO模型
（1）阻塞IO模型（2）非阻塞IO模型（3）多路IO复用模型（4）异步IO模型
1.阻塞IO模型
在Linux中，默认情况下所有的socket都是阻塞的，一个典型的读写流程如下图：
阻塞和非阻塞的概念描述的是用户线程调用内核IO操作的方式：阻塞是指IO操作需要彻底完成后才返回用户空间；而非阻塞是指IO操作被调用后立即返回给用户一个状态值，不需要等到IO操作彻底完成。
2.非阻塞IO模型
在Linux下，可以通过设置socket使IO变为非阻塞状态。当对一个非阻塞的socket执行read操作时，流程如下图
3.多路IO复用模型
多路IO复用，有时也称为事件驱动IO。它的基本原理就是有个函数（如select）会不断地轮询所负责的socket，当某个socket有数据到达了，就通知用户进程，多路IO复用模型的流程图如下：
select、poll和epoll的区别
select、poll和epoll都是多路IO复用的机制。多路IO复用就通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。但select、poll和epoll本质上都是同步IO，因为它们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写，即是阻塞的，而异步IO则无须自己负责进行读写，异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。
下面对这3种多路IO复用进行对比。
（1） 首先还是来看常见的select()和poll()。对于网络编程来说，一般认为poll比select要高级一些，这主要源于以下几个原因。
1）poll()不要求开发者在计算最大文件描述符时进行+1的操作。
2）poll()在应付大数目的文件描述符的时候速度更快，因为对select()来说内核需要检查大量描述符对应的fd_set中的每一个比特位，比较费时。
3）select()可以监控的文件描述符数目是固定的，相对来说也较少（1024或2048）。如果需要监控数值比较大的文件描述符，或是分布得很稀疏的较少的描述符，效率也会很低。而对于poll()函数来说，就可以创建特定大小的数组来保存监控的描述符，而不受文件描述符值大小的影响，而且poll()可以监控的文件数目远大于select()。
4）对于select()来说，所监控的fd_set在select返回之后会发生变化，所以在下一次进入select()之前都需要重新初始化需要监控的fd_set，poll()函数将监控的输入和输出事件分开，允许被监控的文件数组被复用而不需要重新初始化。
5)select()函数的超时参数在返回时也是未定义的，考虑到可移植性，每次在超时之后在下一次进入到select()之前都需要重新设置超时参数。
（2）select()的优点如下所述。
1）select的可移植性更好，在某些UNIX系统上不支持poll().
2）select()对于超时值提供了更好的精度，而poll()是精度较差。
（3）epoll的优点如下所述。
1）支持一个进程打开大数目的socket描述符（FD）
select()最不能忍受的是一个进程所打开的FD是有一定限制的，由FD_SETSIZE的默认值是1024/2048。对于那些需要支持上万连接数目的IM服务器来说显然太少了。这时候可以选择修改这个宏然后重新编译内核。不过epoll则没有这个限制，它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般大于2048.举个例子，在1GB内存的空间中这个数字一般是10万左右，具体数目可以使用cat/proc/sys/fs/file-max查看，一般来说这个数目和系统内存关系很大。
2）IO效率不随FD数目增加而线性下降。
传统的select/poll另一个致命弱点就是当你拥有一个很大的socket集合，不过由于网络延迟，任一时间只有部分的socket是“活跃”的，但是selecct/poll每次调用都会线性扫描全部的集合，导致效率呈现线性下降。但是epoll不存在这个问题，它只会对“活跃”的socket进行操作——这是因为在内核中实现epoll是根据每个fd上面的callback函数实现的。那么，只有“活跃”的socket才会主动去调用callback函数，其他idle状态socket则不会，在这个点上，epoll实现了一个“伪”AIO，因为这时候推动力由Linux内核提供。
3）使用mmap加速内核与用户空间的消息传递
这点实际上涉及epoll的具体实现。无论是selecct、poll还是epoll都需要内核把fd消息通知给用户空间，如何避免不必要的内存拷贝就显得尤为重要。在这点上，epoll是通过内核与用户空间mmap处于同一块内存实现的。
对于poll来说需要将用户传入的pollfd数组拷贝到内核空间，因为拷贝操作和数组长度相关，时间上来看，这是一个O(n)操作，当事情发生后，poll将获得的数据传送到用户空间，并执行释放内存和剥离等待队列等工作，向用户空间拷贝数据与剥离等待队列等操作的时间复杂度同样是O(n)。