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背景

零拷贝定义

传统I/O执行流程

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背景

零拷贝算是一个老生常谈的问题啦，很多顶级框架都用到了零拷贝来提升性能，比如我们经常接触到的Kafka 、RocketMQ、Netty 。

零拷贝定义

• “拷贝”:就是指数据从一个存储区域转移到另一个存储区域.
• “零”: 表示次数为 0，它表示拷贝数据的次数为 0。

计算机执行 I/O 操作时，CPU 不需要将数据从一个存储区域复制到另一个存储区域，从而可以减少上下文切换以及 CPU 的拷贝时间。它是一种 I/0 操作优化技术。
 

传统I/O执行流程

        以【文件下载】功能为例，前端发起请求后，服务端的任务就是：将主机磁盘中的文件通过已连接的Socket发出。

        关键代码如下：    

while((n = read(diskfd,buf，BUF SIZE)) > 0)
write(sockfd,buf ,n);

        传统的IO流程，包括read和write两个过程。

        read：把数据从【磁盘】--读取到-->【内核缓冲区】--读取到-->【用户缓冲区】

        write：把数据写入【socket缓冲区】--写入到-->【网卡设备】

        流程图如下：

• 用户应用进程调用 read 函数，向操作系统发起 I/O 调用，上下文从用户态转为内核态(切换 1)
• DMA 控制器把数据从磁盘中，读取到内CPU 把内核缓冲区
• CPU 把内核缓冲区数据，拷贝到用户应用缓冲区，上下文从内核态转为用户态 (切换 2)，read 函数返回
• 用户应用进程通过 write 函数，发起 1O 调用，上下文从用户态转为内核态 (切换 3)
• CPU 将应用缓冲区中的数据，拷贝到污贝到网下叹宙，工下文从内核态切换回用户态 (切换4)，DMA 控制器把数据从 socket 缓冲区write 函数返回