苹果封杀云游戏服务引众怒

从图中可以看到，应用程序只需要调用sendfile函数即可完成，只有2次状态切换、1次CPU拷贝、2次DMA拷贝。

但是sendfile在内核缓冲区和socket缓冲区仍然存在一次CPU拷贝，或许这个还可以优化。

4.2.3 sendfile+DMA收集

Linux 2.4 内核对 sendfile 系统调用进行优化，但是需要硬件DMA控制器的配合。

升级后的sendfile将内核空间缓冲区中对应的数据描述信息(文件描述符、地址偏移量等信息)记录到socket缓冲区中。

DMA控制器根据socket缓冲区中的地址和偏移量将数据从内核缓冲区拷贝到网卡中，从而省去了内核空间中仅剩1次CPU拷贝。
 

mmap对大文件传输有一定优势，但是小文件可能出现碎片，并且在多个进程同时操作文件时可能产生引发coredump的signal。

4.2.2 sendfile方式

mmap+write方式有一定改进，但是由系统调用引起的状态切换并没有减少。

sendfile系统调用是在 Linux 内核2.1版本中被引入，它建立了两个文件之间的传输通道。

sendfile方式只使用一个函数就可以完成之前的read+write 和 mmap+write的功能，这样就少了2次状态切换，由于数据不经过用户缓冲区，因此该数据无法被修改。
 

读数据过程：

• 应用程序要读取磁盘数据，调用read()函数从而实现用户态切换内核态，这是第1次状态切换;
• DMA控制器将数据从磁盘拷贝到内核缓冲区，这是第1次DMA拷贝;
• CPU将数据从内核缓冲区复制到用户缓冲区，这是第1次CPU拷贝;
• CPU完成拷贝之后，read()函数返回实现用户态切换用户态，这是第2次状态切换;

写数据过程：

• 应用程序要向网卡写数据，调用write()函数实现用户态切换内核态，这是第1次切换;
• CPU将用户缓冲区数据拷贝到内核缓冲区，这是第1次CPU拷贝;
• DMA控制器将数据从内核缓冲区复制到socket缓冲区，这是第1次DMA拷贝;
• 完成拷贝之后，write()函数返回实现内核态切换用户态，这是第2次切换;

综上所述：

• 读过程涉及2次空间切换、1次DMA拷贝、1次CPU拷贝;
• 写过程涉及2次空间切换、1次DMA拷贝、1次CPU拷贝;

可见传统模式下，涉及多次空间切换和数据冗余拷贝，效率并不高，接下来就该零拷贝技术出场了。

4. 零拷贝技术

4.1 出现原因

我们可以看到，如果应用程序不对数据做修改，从内核缓冲区到用户缓冲区，再从用户缓冲区到内核缓冲区。两次数据拷贝都需要CPU的参与，并且涉及用户态与内核态的多次切换，加重了CPU负担。

我们需要降低冗余数据拷贝、解放CPU，这也就是零拷贝Zero-Copy技术。

4.2 解决思路

目前来看，零拷贝技术的几个实现手段包括：mmap+write、sendfile、sendfile+DMA收集、splice等。

（编辑：广安站长网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!