文件讀寫方式的各種差異，導致I/O的分類多種多樣。最常見的有緩衝與非緩衝I/O、直接與非直接I/O、阻塞與非阻塞I/O、同步與異步I/O。
根據是否利用標準庫緩存，可以把文件I/O分爲緩衝I/O與非緩衝I/O。
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緩衝I/O，是指利用標準庫緩存來加速文件的訪問，而標準庫內部再通過系統調度訪問文件。
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非緩衝I/O，是指直接通過系統調用來訪問文件，不再經過標準庫緩存。
這裏所說的“緩衝”，是指標準庫內部實現的緩存。比方說，你可能見到過，很多程序遇到換行時才真正輸出，而換行前的內容，其實就是被標準庫暫時緩存了起來。
根據是否利用操作系統的頁緩存，可以把文件I/O分爲直接I/O與非直接I/O。
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直接I/O，是指跳過操作系統的頁緩存，直接跟文件系統交互來訪問文件。
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非直接I/O正好相反，文件讀寫時，先要經過系統的頁緩存，然後再由內核或額外的系統調用，真正寫入磁盤。
想要實現直接I/O，需要你在系統調用中，指定 O_DIRECT 標誌。如果沒有設置過，默認的是非直接I/O。
不過要注意，直接I/O、非直接I/O，本質上還是和文件系統交互。如果是在數據庫等場景中，你還會看到，跳過文件系統讀寫磁盤的情況，也就是我們通常所說的裸I/O。
根據應用程序是否阻塞自身運行，可以把文件I/O分爲阻塞I/O和非阻塞I/O：
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所謂阻塞I/O，是指應用程序執行I/O操作後，如果沒有獲得響應，就會阻塞當前線程，自然就不能執行其他任務。
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所謂非阻塞I/O，是指應用程序執行I/O操作後，不會阻塞當前的線程，可以繼續執行其他的任務，隨後再通過輪詢或者事件通知的形式，獲取調用的結果。
比方說，訪問管道或者網絡套接字時，設置 O_NONBLOCK 標誌，就表示用非阻塞方式訪問；而如果不做任何設置，默認的就是阻塞訪問。
根據是否等待響應結果，可以把文件I/O分爲同步和異步I/O：
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所謂同步I/O，是指應用程序執行I/O操作後，要一直等到整個I/O完成後，才能獲得I/O響應（需要主動讀寫數據，如read、write等操作）。
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所謂異步I/O，是指應用程序執行I/O操作後，不用等待完成和完成後的響應，而是繼續執行就可以。等到這次 I/O完成後，響應會用事件通知的方式，告訴應用程序（操作系統來完成數據的讀寫）。
舉個例子，在操作文件時，如果你設置了 O_SYNC 或者 O_DSYNC 標誌，就代表同步I/O。如果設置了O_DSYNC，就要等文件數據寫入磁盤後，才能返回；而O_SYNC，則是在O_DSYNC基礎上，要求文件元數據也要寫入磁盤後，才能返回。
再比如，在訪問管道或者網絡套接字時，設置了O_ASYNC選項後，相應的I/O就是異步I/O。這樣，內核會再通過SIGIO或者SIGPOLL，來通知進程文件是否可讀寫。
我們可能會問 阻塞、非阻塞 I/O 與同步、異步 I/O 的區別和聯繫
通過定義可以看出阻塞/非阻塞和同步/異步，其實就是兩個不同角度的 I/O 劃分方式。它們描述的對象也不同，阻塞/非阻塞針對的是 I/O 調用者（即應用程序），而同步/異步針對的是 I/O 執行者（即系統）。
知乎上大神陳碩老師的回答：
在處理 IO 的時候，阻塞和非阻塞都是同步 IO（我們使用的select/poll/epoll /read/write等函數都是同步IO）。只有使用了特殊的 API 纔是異步 IO。