kafka顺序写入&ZeroCopy

1.为何kafka把消息存在磁盘上，但可以轻松支持每秒百万级的写入请求 / kafka高吞吐率的原因？

kafka为了防止丢失数据，将收到的消息写入磁盘中，但仍能保证高吞吐率，超过了大部分的消息中间件，使得kafka在日志处理等海量数据场景广泛应用。为了优化写入速度kafka采用了顺序写入和MMFile两个技术。

因为硬盘是机械结构，每次读写都会寻址->写入，其中寻址是一个“机械动作”，它是最耗时的。所以硬盘最讨厌随机I/O，最喜欢顺序I/O。为了提高读写硬盘的速度，Kafka就是使用顺序I/O。这样省去了大量的内存开销以及节省了IO寻址的时间。但是单纯的使用顺序写入，Kafka的写入性能也不可能和内存进行对比，因此Kafka的数据并不是实时的写入硬盘中 。

Kafka充分利用了现代操作系统分页存储来利用内存提高I/O效率。Memory Mapped Files也称为内存映射文件，在64位操作系统中一般可以表示20G的数据文件，它的工作原理是直接利用操作系统的Page实现文件到物理内存的直接映射。完成MMP映射后，用户对内存的所有操作会被操作系统自动的刷新到磁盘上，极大地降低了IO使用率。

pagecache：实现文件到物理内存的映射，应用把数据写入到内核空间，数据等价得写入到磁盘，操作系统决定什么时候将数据映射到磁盘。

（pageCache实现硬盘与内核级别的内存之间的映射关系，kafka将数据写入到内存，由操作系统决定什么时候将数据映射到磁盘。即使应用程序挂了，但写入到pageCache中的数据仍然存在于内核级别的内存中，由操作系统决定何时写入硬盘。 但pageCache断电会丢失数据）

2.提升消费速度的设计：

kafka在响应用户读取数据的时候，使用zeroCopy技术，没有将数据传输到用户空间，而是直接将数据通过内核空间传递输出，数据没有抵达用户空间。

DMA

 减少CPU处理中断的操作，提升CPU利用率。

 常规IO的四次拷贝；

 DMA的两次拷贝：