Httpd服务进阶知识-调用操作系统的Sendfile机制

　　　　　　　　　Httpd服务进阶知识-调用操作系统的Sendfile机制

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作者：尹正杰

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一.不用 sendfile 的传统网络传输过程

　　read(file, tmp_buf, len)
　　write(socket, tmp_buf, len)

　　硬盘 >> kernel buffer >> user buffer >> kernel socket buffer >> 协议栈

　　一般网络应用通过读硬盘数据，写数据到 socket 来完成网络传输,底层执行过程：
　　　　(1)系统调用 read() 产生一个上下文切换：从 user mode 切换到 kernel mode，然后 DMA 执行拷贝，把文件数据从硬盘读到一个 kernel buffer 里。
　　　　(2)数据从 kernel buffer 拷贝到 user buffer，然后系统调用 read() 返回，这时又产生一个上下文切换：从kernel mode 切换到 user mode
　　　　(3)系统调用 write() 产生一个上下文切换：从 user mode 切换到 kernel mode，然后把步骤2读到 user buffer 的数据拷贝到 kernel buffer（数据第2次拷贝到 kernel buffer），不过这次是个不同的 kernel buffer，这个 buffer和 socket 相关联。
　　　　(4)系统调用 write() 返回，产生一个上下文切换：从 kernel mode 切换到 user mode(第4次切换),然后DMA从 kernel buffer 拷贝数据到协议栈（第4次拷贝）
　　上面4个步骤有4次上下文切换，有4次拷贝，如能减少切换次数和拷贝次数将会有效提升性能

 

二.用 sendfile() 来进行网络传输的过程

　　sendfile(socket, file, len);

　　硬盘 >> kernel buffer (快速拷贝到kernel socket buffer) >> 协议栈
　　
　　在kernel 2.0+ 版本中，系统调用 sendfile() 就是用来简化上面步骤提升性能的。sendfile() 不但能减少切换次数而且还能减少拷贝次数　
　　　　(1)系统调用sendfile()通过DMA把硬盘数据拷贝到kernel buffer，然后数据被kernel直接拷贝到另外一个与socket相关的kernel buffer。这里没有user mode和kernel mode之间的切换，在kernel中直接完成了从一个buffer到另一个buffer的拷贝
　　　　(2)DMA 把数据从 kernel buffer 直接拷贝给协议栈，没有切换，也不需要数据从user mode拷贝到kernel mode，因为数据就在kernel里