1.五种IO模型
IO 分为读和写，所有 IO 操作统一包含两个核心步骤：等待 IO 事件就绪 + 数据拷贝。读 IO 与写 IO 整体流程框架一致，但数据流向和就绪判定条件不同。IO 模型共有五种，分别为：
- 阻塞 IO
- 非阻塞 IO
- 信号驱动 IO
- IO 多路复用（select/poll/epoll）
- 异步 IO
1.1同步通信 vs 异步通信
同步和异步关注的是消息通信与 IO 数据处理机制。所谓同步，就是在发出一个调用时，在没有得到最终结果之前，该调用不会返回；一旦调用返回，就已经拿到了结果。简言之：由调用者主动等待调用结果，主动参与数据拷贝过程。异步则相反，调用发出之后会立即直接返回，无需等待结果；后续由被调用者通过状态通知、信号或回调函数，主动把处理结果告知调用者，内核全权完成等待就绪和数据拷贝，无需进程参与。
另外，回忆多进程多线程中的同步和互斥，这里网络 IO 的同步异步通信，和进程线程间的同步制约，是完全不相干的概念。进程 / 线程同步：是进程、线程之间的直接制约关系。指为完成某一任务的多个线程，需要在关键位置协调执行次序、相互等待或传递信息产生的制约关系，常用于保护临界资源的安全访问。
后续看到 "同步" 一词，一定要先区分场景：是 IO 通信层面的同步，还是进程线程同步互斥层面的同步。
1.2阻塞 vs 非阻塞
阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息、返回值）时的线程状态。阻塞调用：调用结果返回前，当前线程会被挂起，让出 CPU，直到拿到结果后才返回继续执行。非阻塞调用：无法立刻获取结果时，调用也会立即返回，不会挂起当前线程，程序可以继续执行其他业务逻辑。
1.3非阻塞IO
非阻塞 IO 顾名思义，在 IO 事件没有就绪的时候不阻塞等待，而是立即返回，进程可以去处理其他事情。实现非阻塞可以使用 fcntl 函数，一个文件描述符默认是阻塞 IO，fcntl 函数原型为：int fcntl (int fd,int cmd,...);
fcntl 函数有 5 种功能:复制一个现有的描述符 (cmd=F_DUPFD)。获得 / 设置文件描述符标记 (cmd=F_GETFD 或 F_SETFD)。获得 / 设置文件状态标记 (cmd=F_GETFL 或 F_SETFL)。获得 / 设置异步 I/O 所有权 (cmd=F_GETOWN 或 F_SETOWN)。获得 / 设置记录锁 (cmd=F_GETLK,F_SETLK 或 F_SETLKW)。
设置文件描述符为非阻塞模式，需要使用 F_GETFL 和 F_SETFL 这两个命令组合完成，不能直接单独设置，核心步骤为先用 F_GETFL 获取原有文件状态标记，再通过按位或操作添加 O_NONBLOCK 非阻塞标记，最后用 F_SETFL 将新标记设置回去，保留原有属性不被覆盖。
cpp
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
// 设置文件描述符fd为非阻塞模式
int set_nonblock(int fd)
{
// 1. 获取文件原有的状态标记
int old_flag = fcntl(fd, F_GETFL);
if (old_flag == -1)
return -1;
// 2. 添加非阻塞标记，保留原有属性
int new_flag = old_flag | O_NONBLOCK;
// 3. 设置新的状态标记
int ret = fcntl(fd, F_SETFL, new_flag);
if (ret == -1)
return -1;
return 0;
}