我们就从底层的网络 I/O 模型优化出发，再到内存拷贝优化和线程模型优化，深入分析下 Tomcat、Netty 等通信框架是如何通过优化 I/O 来提高系统性能的。
网络 I/O 模型优化网络通信中，最底层的就是内核中的网络 I/O 模型了。 随着技术的发展，操作系统内核的网络模型衍生出了五种 I/O 模型，《UNIX 网络编程》一书将这五种 I/O 模型分为阻塞式 I/O、非阻塞式 I/O、I/O 复用、信号驱动式 I/O 和异步 I/O。每一种 I/O 模型的出现，都是基于前一种 I/O 模型的优化升级。
最开始的阻塞式 I/O，它在每一个连接创建时，都需要一个用户线程来处理， 并且在 I/O 操作没有就绪或结束时，线程会被挂起，进入阻塞等待状态，阻塞式 I/O 就成为了导致性能瓶颈的根本原因。
那阻塞到底发生在套接字（socket）通信的哪些环节呢？
在《Unix 网络编程》中，套接字通信可以分为流式套接字（TCP）和数据报套接字（UDP）。其中 TCP 连接是我们最常用的，一起来了解下 TCP 服务端的工作流程 （由于 TCP 数据传输比较复杂，存在拆包和装包的可能，这里我只假设一次最简单的 TCP 数据传输）：
首先， 应用程序通过系统调用 socket 创建一个套接字，它是系统分配给应用程序的一个文件描述符；
其次， 应用程序会通过系统调用 bind，绑定地址和端口号，给套接字命名一个名称；
然后， 系统会调用 listen 创建一个队列用于存放客户端进来的连接；
最后， 应用服务会通过系统调用 accept 来监听客户端的连接请求。
当有一个客户端连接到服务端之后，服务端就会调用 fork 创建一个子进程，通过系统调用 read 监听客户端发来的消息，再通过 write 向客户端返回信息。
1. 阻塞式 I/O在整个 socket 通信工作流程中，socket 的默认状态是阻塞的。 也就是说，当发出一个不能立即完成的套接字调用时，其进程将被阻塞，被系统挂起，进入睡眠状态，一直等待相应的操作响应。从上图中，我们可以发现，可能存在的阻塞主要包括以下三种。
connect 阻塞：当客户端发起 TCP 连接请求，通过系统调用 connect 函数，TCP 连接的建立需要完成三次握手过程，客户端需要等待服务端发送回来的 ACK 以及 SYN 信号，同样服务端也需要阻塞等待客户端确认连接的 ACK 信号，这就意味着 TCP 的每个 connect 都会阻塞等待，直到确认连接。
accept 阻塞：一个阻塞的 socket 通信的服务端接收外来连接，会调用 accept 函数，如果没有新的连接到达，调用进程将被挂起，进入阻塞状态。
read、write 阻塞：当一个 socket 连接创建成功之后，服务端用 fork 函数创建一个子进程， 调用 read 函数等待客户端的数据写入，如果没有数据写入，调用子进程将被挂起，进入阻塞状态。
使用 fcntl 可以把以上三种操作都设置为非阻塞操作。 如果没有数据返回，就会直接返回一个 EWOULDBLOCK 或 EAGAIN 错误，此时进程就不会一直被阻塞。
当我们把以上操作设置为了非阻塞状态，我们需要设置一个线程对该操作进行轮询检查，这也是最传统的非阻塞 I/O 模型。