Java NIO（New I/O）和Node.js 是两种高性能IO技术，它们之所以能够实现高性能的IO操作，离不开底层操作系统的支持。本文将详细探讨支撑Java NIO和Node.js的底层技术，包括各种I/O模型的原理和区别，以及同步、异步、阻塞和非阻塞这些概念。
操作系统中存在多种I/O模型，常见的有以下五种：
1. Blocking I/O（阻塞I/O）：阻塞I/O是最传统的I/O模型。在这个模型中，应用程序执行一个系统调用请求，这时应用程序会一直等待直到操作完成。在等待的过程中，应用程序的进程会阻塞，无法执行其他任务。这种模型的优点是编程模型简单直观，但缺点是效率低下，尤其是当IO操作非常频繁的时候，因为CPU时间和线程资源被大量浪费在等待上。
2. Non-blocking I/O（非阻塞I/O）：非阻塞I/O允许进程发起一个系统调用，并立即获得结果。如果操作无法立即完成，则系统调用立即返回一个错误。在这种情况下，应用程序可以继续执行其他任务，直到系统调用可以完成操作。非阻塞I/O的优点在于它允许并发，但也有缺点，例如它需要应用程序不断的轮询（询问）I/O操作是否完成，这会浪费CPU资源。
3. I/O multiplexing（I/O多路复用）：I/O多路复用允许单个线程监视多个文件描述符，一旦某个文件描述符就绪（例如，读操作可以无阻塞地进行），就能够通知应用程序进行处理。这种模型主要通过select、poll和epoll等系统调用实现。它是当前操作系统中最稳定的I/O模型之一，大多数主流应用例如Node.js都是基于I/O多路复用构建的。
4. Signal-driven I/O（信号驱动I/O）：信号驱动I/O是异步I/O的一种形式，在这种模型中，当数据准备就绪时，内核通过发送一个信号给应用程序来通知它们。但是这种模型并没有在现实中广泛使用，因为它的优势不是很明显，且系统支持不稳定。
5. Asynchronous I/O（异步I/O）：异步I/O模型允许应用程序发起一个I/O操作后立即返回，而无需等待I/O操作完成。实际的I/O处理由操作系统负责，在完成后会通知应用程序。这种模型能提供最大的并发性，但目前不是所有的操作系统都支持这种模型。Linux系统正在努力提供对这种模型的支持，一旦实现，可能会在编程模型上有很大的简化和改进。
接下来是关于同步、异步、阻塞和非阻塞的概念：
- 同步与异步是针对应用程序和内核之间的交互而言的。同步操作是指应用程序需要等待操作完成并返回结果才能继续执行。异步操作则允许应用程序在操作进行中继续执行，操作完成后再通知应用程序。
- 阻塞与非阻塞是针对线程（或进程）而言的。在阻塞方式下，如果操作无法立即完成，则调用线程会进入等待状态。非阻塞方式下，如果操作无法立即完成，则系统调用会立即返回一个错误，告诉调用者现在无法完成操作。
在Java NIO中，采用了I/O多路复用机制，通过Selector来实现。Java NIO允许一个单独的线程来监视多个输入通道，你可以注册多个通道使用一个Selector，然后使用一个单独的线程来“选择”通道：这些通道里已经有可以处理的输入，或者选择已准备好进行某些通道的写操作。这种方法可以非常高效地管理成千上万的连接。
Node.js则是一种采用事件驱动、非阻塞I/O模型的平台，它利用了单线程+非阻塞I/O操作的特点，实现高并发。Node.js使用了libuv作为底层库来处理底层的异步I/O操作，它封装了POSIX以及Windows下的各种底层I/O API，使得JavaScript能够轻松地进行异步I/O操作。
总结来说，支撑Java NIO和Node.js这样的高性能IO技术的底层操作系统技术包括了各种I/O模型，以及同步、异步、阻塞和非阻塞的概念。这些技术共同作用，使得应用程序能够有效地处理大量的并发IO操作。随着操作系统的进步，这些技术在不断地进化中，以便提供更好的性能和更简单的使用方式，使得更多的开发者能够受益。
