在学习Netty框架的时候接触到了零拷贝，在此对理解零拷贝的过程做以总结

首先要学习零拷贝，要对计算机的底层原理有一定了解，要先搞清楚什么是用户空间，什么是内核空间。

 

1.对用户空间，内核空间，上下文切换的理解

　　计算机为了保证操作系统能够安全稳定地运行，专门将一部分内存分为用户空间，一部分内存分为内核空间。涉及到计算机底层的一些指令，或者安全性强的指令，就会交给用户空间来执行例如文件的拷贝，网络的连接与断开等。用户的一些应用程序的指令，就会在用户控件中执行。而用户空间到内核空间的切换就称为上下文切换。

 

2.传统IO

　　而通过传统的socket和IO流传输文件时，就需要先把文件从磁盘加载到内核空间，再从内核空间加载到用户空间。在用户空间可以对文件做一些操作，然后再传给内存空间，最终由内存空间把文件发送到协议栈，再回到用户空间继续执行程序。期间一共经历了4次上下文切换，4次IO。

　　这样一来消耗了大量的内存资源，造成了资源浪费，性能堪忧...可以通过两种方式来进行优化，一种是使用mmap即内存映射，另一种是用Linux在2.4版本提供的sendFile函数进行优化。而Linux在这一版提供的sendFile函数即是真正意义上的 零拷贝。下面对这两种优化方式，及零拷贝做以解释。

 

 3.mmap优化

　　mmap通过内存映射，将内核缓冲区的文件映射到用户空间，使得用户空间可以共享内核空间的映射文件，这样一来就省去了将内核空间的文件拷贝到用户空间的步骤。文件被加载到内核空间之后，做一次内存映射，之后直接拷贝到socket缓冲区，再发送给协议栈。IO过程中经历了4次上下文切换，3次IO，但这还不是真正意义的零拷贝，因为还存在一次CPU拷贝。如下图：

 

4.sendFile优化

　　Linux2.1版本提供了sendFile函数，数据不需要经过用户空间，直接通过内核空间就可以完成拷贝。文件被加载到内核空间之后，不用再做映射到用户空间的操作，直接拷贝到socket缓冲区，发送给协议栈。期间一共2次上下文切换，3次拷贝。

 

　　Linux2.4版本对sendFile函数做了一些优化，将文件从内核缓冲区拷贝到SocketBuffer的操作被优化为只传输少量标志位等信息到SocketBuffer。这样一来文件就可以直接从内核空间拷贝到协议栈。只需要2次上下文切换，2次拷贝，实现了真正意义上的零拷贝。

总结：

　　1.零拷贝是从操作系统的角度来理解的，所以只有不存在CPU拷贝（内核空间拷贝到内核空间）的时候才能称为零拷贝

　　2.零拷贝是网络编程的关键，对性能优化很重要

　　3.mmap适合少量数据读写，sendFile适合大文件传输

　　4.sendFile可以以DMA的方式实现零拷贝，而mmap则不能（必须从内核拷贝到SocketBuffer中）