MMAP和零拷贝

MMAP

mmap技术 是一种文件或其他对象映射到内存的技术。

这种技术，让用户程序（用户空间）直接访问设备内存（内核空间），相比于在用户空间和内核空间互相拷贝数据，效率更高。

系统调用命令： mmap()。使得进程之间通过映射同一个普通文件实现共享内存。普通文件被映射到进程地址空间后，进程可以像访问普通内存一样对文件进行访问，不必再调用read()，write() 等操作。

零拷贝

零拷贝技术 是另一个系统调用，Linux 中如 sendfile 命令。它减少了内存中用户空间与内核空间数据的拷贝过程，使得 CPU 处理效率更高。

Kafka

Kafka 是一个分布式发布订阅消息系统（详细学习参考），它巧妙用到了这两种技术。

MMAP和零拷贝.png

数据的输入（从网卡到磁盘）

用了 MMAP 打通用户空间和内核空间，并将一部分内存映射到磁盘上的一段空间。

流程：data 从网卡过来，进入内核，再读入到用户空间的服务，服务处理后扔到 MMAP 中，内核将数据再拷贝到磁盘中。

数据的输出（从磁盘到网卡）

若没有零拷贝，用户空间先调内核的 read 去读磁盘中的文件，将磁盘数据存入用户空间（data 从磁盘->内核空间->用户空间）；然后再调用内核的 write 方法，将数据发到网卡（data 从用户空间->内核空间->网卡）。由于数据没有在用户态改变数据，所以造成了数据的流转浪费。

内核有一个方法叫 sendfile(out_fd, in_fd, offset, size)，用户直接将命令发给内核，内核便可以直接将数据从磁盘经过内核发出到内存。