零拷贝原理分析

当磁盘中的某个文件发送到远程服务器上时,数据的传递过程如下:

  1. 把磁盘文件内容拷贝到内核空间的内核缓冲区
  2. CPU把内核空间的数据拷贝到用户空间的用户缓冲区
  3. 应用程序将用户空间的数据拷贝到内核空间的socket缓冲区
  4. CPU把内核空间的socket缓冲区的数据拷贝到网卡缓冲区。

上述步骤中,数据是经磁盘->内核空间->用户空间->内核空间->网卡,其中内核到用户,再从用户到内核是多余的操作,零拷贝就是将这两个多余的操作省略掉,让程序可以直接把数据从磁盘经过内核空间传递给网卡,不需要再经过应用程序所在的用户空间,降低了拷贝以及CPU上下文切换所造成的资源占用。

零拷贝并不是完全没有数据拷贝,只是减少了内核与用户空间之间的数据拷贝,其中实现零拷贝的方式有以下两种:

  1. 在Linux中,零拷贝技术依赖于底层的sendfile函数;
  2. 在Java中,FileChannel.transferTo()方法底层调用的就是sendfile函数。

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