Netty学习二之深入理解NIO中的零拷贝

实际工作中：我们经常将磁盘上的文件读取到程序或内存中，然后以字节数组或流的方式发送传输出去

我们经常的操作是：将文件以流的方式去读取到buffer，这种操作操作系统（linux）的底层到底是怎么操作的

首先设计到io的操作，一定是调用的native方法

场景：我们从磁盘中读取数据，然后将数据读到内存中，将内存中的数据写到 网络的另一端

处理过程：

当我们程序发起读取文件的命令，我们的用户空间 会将系统调用命令 发送给内核空间，然后操作系统  由 用户空间切换为内核空间
内核 空间模式上真正的向磁盘发出请求，通过dma 将磁盘数据读入到内核空间的缓冲切（内核空间缓冲区用户不能直接使用，这个是第一次copy）
然后将数据从内核空间copy 到用户的缓冲区中，

然后我们需要将数据写到网路的另外一端

write需要文件数据从用户空间缓冲区 拷贝到内核缓冲区（这里的内核缓冲区和上面的不一样，是socket的换中去中），然后将数据写入到网络
然后操作完成

整个过程中存在四次上下文的切换（即不同空间之间的切花）和两次的不必要的数据copy

 

这个过程中，我们没有将数据处理，所以用户空间 只不过是个载体，这种就是传统的inputStream，outputStream

零拷贝完全取决于操作系统，系统提供这种机制，那就可以使用

nio的零copy可以提升性能：

内核空间收到sendfile的系统调用后，将磁盘上的数据，让后读到内核缓冲区，然后将数据复制socket缓冲区中（所以从操作系统角度上，实现了零copy，但是仍然存在copy过程）

 

当操作系统支持支持scatter和gather时，我们还可以继续优化，取消copy的过程（linux2.4版本以后）

一般来说硬件都有直接内存访问的机制，都期望地址是连续的，内核去请求数据，根据内核直接访问机制（或者用scatter和gather  或者操作系统提供了文件描述的机制，描述符描述了偏移量数据大小），这样socket 可以直接通过file的describer去探测到内核缓冲区是什么样的，就不需要去赋值

在上述过程中我们没有参与内核空间和磁盘 ，socket之间的过程，如果需要我们参与这个工程，我们需要磁盘映射文件

java中用MappedByteBuffer，修改内存就可以同步修改文件，文件的本身映射到内核空间，我们的应用程序可以访问内核文件，就好像文件在内
核空间一样