在Linux中，爲了操作系統的安全性等，進程無法直接操作IO設備，必須通過系統調用來請求內核協助完成IO動作，內核會爲每個IO設備維護一個buffer。當用戶發起請求後，內核接收到請求，從IO設備中獲取數據到buffer中，再將buffer中的數據拷貝到用戶進程的地址空間，用戶進程獲取到數據後在響應客戶端。這個過程可以分成兩個階段：
1.等待數據準備
2.將數據從內核拷貝到進程中
根據這兩個階段等待方式的不同，IO動作可以分爲以下五種模式
阻塞IO
在Linux中，默認情況下所有的socket都是阻塞的。以recvfrom調用爲例，當用戶進程調用了recvfrom系統調用時，數據可能還沒有到達，此時爲IO的第一個階段：等待數據準備。此時用戶進程會被阻塞。當數據準備好後，進入IO的第二個階段：將數據從內核拷貝到進程中。當拷貝完成後，內核返回結果，用戶進程解除阻塞狀態，繼續運行。
在IO執行的兩個階段，用戶進程都處於阻塞狀態，在等待數據返回的過程中不能進行其他的操作。
非阻塞IO
通過設置socket可使其變爲非阻塞的。非阻塞的recvfrom調用後，內核不會阻塞用戶進程，如果數據還未準備好，會立刻返回一個EWOULDBLOCK或EAGAIN錯誤，進程接收到返回後，可以進行其他操作，然後用戶進行再次發起recvfrom調用。直到數據準備好，並再次收到用戶進程的系統調用，將數據拷貝到用戶進程中，當拷貝完成後，內核返回結果。
在IO執行的第一個階段不是完全阻塞的，第二個階段是阻塞的。第一階段通過輪詢的方式確認數據是否準備好，通常會浪費cpu時間。
IO多路複用
當用戶進程調用了select，進程會被阻塞，此時，內核會“監視”select負責的所有socket，當任何一個socket中的數據準備好了，select就會返回，此時用戶進程再調用read操作，將數據從內核拷貝到用戶進程中。
IO多路複用的優勢是單個進程就可以同時處理多個網絡連接的IO，節約系統資源。兩個階段用戶進程都是阻塞狀態，第一階段是阻塞在select，而不是IO操作。
信號驅動的IO
用戶進程建立SIGIO信號處理程序，通過調用系統調用sigaction執行一個信號處理函數，然後用戶進程就可以進行其他操作。當數據準備好後，用戶進程會收到一個SIGIO信號，通知用戶進程數據已準備好，然後用戶進程調用recvfrom將數據從內核拷貝到用戶進程中。
信號驅動的IO在第一階段是非阻塞的，第二階段是阻塞的。
異步IO
當用戶進程調用了aio_read後，無論數據是否準備好，都會返回，不會對用戶進程造成阻塞。當數據準備好後，內核直接將數據拷貝到用戶進程中，拷貝完成後，內核向用戶進程發送調用aio_read時指定的信號。用戶進程收到信號後，對數據進行處理。
異步IO在IO操作的兩個階段都是非阻塞的。與信號驅動的IO不同在於，當用戶進程接收到信號時，數據已經完成拷貝，直接處理數據即可。
對比
前四種模型的主要區別在於IO操作第一階段的處理不同，第二階段都是阻塞的。最後一種模型兩個階段都是非阻塞的。