NIO学习笔记，从Linux IO演化模型到Netty—— Linux零拷贝

这里只是感性地认识Linux零拷贝，不涉及具体细节。

 

1.Linux传统的数据拷贝

 

 用户进程是不能直接访问文件系统的，要先切换到内核态，发起系统调用，DMA把磁盘中的数据写入内核空间，内核再把数据拷贝到用户空间，用户进程才能操作这些数据。

如上把磁盘上的文件发送到网络，将会发生4次状态切换，2次cpu拷贝。

 

 2. 2.4版本前

（1）基于mmap(可修改数据)+write

 

 将会有4次状态切换，1次cpu拷贝。

因为内存映射总是要对齐页边界（最小单位为4kb），所以可能会造成碎片空间的浪费，一个5kb的文件要映射占用8kb的空间，浪费了3kb。

 （2）基于sendFile（不可修改数据，jdk nio中transferFrom，transferTo，数据从一个channel直接传输到另一个channel便是依赖于此）

 

 将会有2次状态切换，1次cpu拷贝。

 

3.  2.4版本后，基于mmap(用于修改数据，后续版本中如果共享区为多个进程共有，将会写时复制，拷贝到用户空间)+gather

 

 Linux 2.4 版本的内核对 sendfile 系统调用进行修改，为 DMA （要硬件支持）拷贝引入了 gather 操作。它将内核空间（kernel space）的读缓冲区（read buffer）中对应的数据描述信息（内存地址、地址偏移量）记录到相应的网络缓冲区（ socket buffer）中，由 DMA 根据内存地址、地址偏移量将数据批量地从读缓冲区（read buffer）拷贝到网卡设备中。

将有2次状态切换，0次cpu拷贝。

 

4. 2.6.17版本后，splice（用户进程不能修改数据）

 splice 系统调用（不需硬件支持）可以在内核空间的读缓冲区（read buffer）和网络缓冲区（socket buffer）之间建立管道（pipeline），从而避免了两者之间的 CPU 拷贝操作。

将有2次状态切换，0次cpu拷贝。