磁盘 - 内存 - 中央处理器缓存 / 用户缓存区 - 内核缓存区 / 零拷贝

这些概念比较常用，涉及到物理设备 - 操作系统概念，操作系统概念 - 数据结构的区分。记录一下以供后人取笑。

磁盘 - 内存 - 中央处理器缓存

这些是计算机中比较常用的物理设备。
1，磁盘：可以代表计算机中所用的固态硬盘、机械硬盘，也可以表示某些嵌入式设备中的flash等大容量存取设备。挂载到总线上，被操作系统调度。掉电之后，内容不丢失。

2，内存：内存条等硬件设备。一般语义下，内存就是速度更快、容量较小的存储设备。内存也挂载到总线上，由操作系统调度。它的工作频率高，访问速度快，更适合搭配中央处理器使用。掉电之后，内容丢失；

3，中央处理器缓存：装机时常说的一级缓存、二级缓存就是这个东西；物理上来说，这个缓存就是cpu的一部分，不需要通过总线就可以访问。速度非常快，容量非常小。掉电后，内容丢失。为了简化某些问题的讨论，将处理器缓存和内存等同起来。

4，寄存器：cpu的一部分。如果将cpu视为一个状态机，那么所有寄存器中的值就组成了一个又一个的状态。寄存器不能担当“存储文件”的任务，和缓存、内存不同。掉电后内容丢失。

用户缓存区 - 内核缓存区

这两个概念属于操作系统 - 编程中的。我们结合上面的物理结构来说。
首先需要清楚物理内存 - 虚拟内存的联系。

见上图。开了一个程序，每隔100s打印一个hello world。该虚拟机总内存只有2G，被系统分配4G内存的进程依然起来了，这就是虚拟内存的功劳 — 虚拟内存4G，当进程需要时再分配物理内存给它，同时将进程中暂时用不到的部分放进磁盘内，参数swap指代的就是虚拟内存中已用值和剩余值。
通过vmsize可知，该进程占用的内存仅有4512kb，这一内存的大小也就是代码段+数据段+bss段+堆+栈的大小；通过vmrss可知，打印hello world的进程实际占用的物理内存仅有792kb。也就是说相当部分的内容被存在了磁盘中。

1，用户缓存区：以c语言为例，就是临时变量或者malloc出来的变量。这里的内容存在内存中，可能被交换到磁盘中。

2，内核缓存区：同样是存在内存中的。但是是由操作系统内核控制的，一般情况下用户无法访问这部分内存。

零拷贝

零拷贝是在干嘛？是为了满足两个需求
1，减少内核态和用户态的切换（操作系统进程和用户进程间的切换）；
2，减少拷贝的次数（拷贝一定是由处理器完成的，这一操作节省了cpu操作）；

没有零拷贝时，read流程是：（操作）系统将设备d1中的数据拷贝进内核缓存k1（操作系统控制的内存区域）中，再由内核缓存拷贝到用户缓存u1（用户控制的内存）中；
write流程是：系统将u1的内容拷贝到内核缓存k2中，再将k2中的内容拷贝到设备d2中。

采用零拷贝则是：调用特定接口，将d1中的数据拷贝到k1中，再将k1的内容拷贝到d2中。这样，原来原来的4次拷贝变成2次，4次内核-用户态的转换也变成2次（用户态调用系统调用接口有调用 - 返回必然有两次状态切换）

意义

1，理清楚计算机中各个硬件设备，在嵌入式开发中很重要，不至于出现沟通问题。

2，理解缓冲区的知识，可以帮助立即free输出和 /proc/pid/status输出的含义。

3，零拷贝为我们在两个设备间交换数据提供了优化思路。