深度理解linux内核零拷贝,零拷贝概念 -- linux内核

零拷贝(zero-copy)

备快速网络接口的主要技术。

零拷贝技术通过降低或消除关键通信路径影响速率的操作，降低传输数据的操作系统开销和协议处理开销，从而有效提高通信性能，实现快速传输数据。

零拷贝技术能够降低数据拷贝和共享总线操作的次数，消除通信数据在存储器之间不必要的中间拷贝过程，有效地提高通信效率，是设计快速接口通道、实现快速server和路由器的关键技术之中的一个。

数据拷贝受制于传统的操作系统或通信协议，限制了通信性能。採用零拷贝技术，通过降低数据拷贝次数，简化协议处理的层次，在应用和网络间提供更快的数据通路。能够有效地降低通信延迟，添加网络吞吐率。

零拷贝技术的研究主要针对下面两个方面：

(1) 创建有效的用户级通信接口，即应用程序直接将数据从通信接口发送出去或接收进来，消除系统内核中不必要的拷贝过程。

(2) 路由器的入端到出端的直接传输数据，即接收的报文仅仅经过一次存储器缓冲。而缓冲队列中的报文经过必要的控制信息处理后，直接传送到输出port发送出去，实现报文高速转发。

一般来说, 觉得从网卡到用户空间的系统调用会经历两次或者两次半的copy过程.

zero copy就是要消除这些copy过程.

从网卡的ring-buffer到software packets的copy能够通过直接DMA数据到software packet完毕.

所谓半次copy能够有hardware checksum offload来解决.

最后的内核空间到用户空间的copy还存在问题, 近期提出的比較好的方案是IOAT2技术, 能够直接做Host memeory对Host memroy的DMA.

也看到有人使用把DMA的buffer直接map到用户空间的解决方式, 但这个对用户空间的程序不是透明的, 不具备普遍意义.

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