kafka 常见面试题

1、什么是零拷贝技术（Zero-Copy）

传统数据文件拷贝过程

  传统的数据文件拷贝过程如下图所示，大概可以分成四个过程：
(1)操作系统将数据从磁盘中加载到内核空间的Read Buffer（页缓存区）中。
(2)应用程序将Read Buffer中的数据拷贝到应用空间的应用缓冲区中。
(3)应用程序将应用缓冲区的数据拷贝到内核的Socket Buffer中。
(4)操作系统将数据从Socket Buffer中发送到网卡，通过网卡发送给数据接收方。

传统数据文件拷贝需要数据在用户太和和核心态之间拷贝多次，最终才打到网卡，传输给接收方

Kafka零拷贝过程

  所谓的零拷贝是指将数据在内核空间直接从磁盘文件复制到网卡中，而不需要经由用户态的应用程序之手。这样既可以提高数据读取的性能，也能减少核心态和用户态之间的上下文切换，提高数据传输效率。

在正式介绍零拷贝结束（Zero-Copy）之前，我们先简单介绍一下DMA（Direct Memory Access）技术。DMA，又称之为直接内存访问，是零拷贝技术的基石。DMA 传输将数据从一个地址空间复制到另外一个地址空间。当CPU 初始化这个传输动作，传输动作本身是由 DMA 控制器来实行和完成。因此通过DMA，硬件则可以绕过CPU，自己去直接访问系统主内存。很多硬件都支持DMA，其中就包括网卡、声卡、磁盘驱动控制器等。

有了DMA技术的支持之后，网卡就可以直接区访问内核空间的内存，这样就可以实现内核空间和应用空间之间的零拷贝了，极大地提升传输性能。下图展示了Kafka零拷贝的数据传输过程。数据传输的的过程就简化成了：
(1)操作系统将数据从磁盘中加载到内核空间的Read Buffer（页缓存区）中。
(2)操作系统之间将数据从内核空间的Read Buffer（页缓存区）传输到网卡中，并通过网卡将数据发送给接收方。
(3)操作系统将数据的描述符拷贝到Socket Buffer中。Socket 缓存中仅仅会拷贝一个描述符过去，不会拷贝数据到 Socket 缓存。
  Kafka数据零拷贝的过程如下图所示：

 通过零拷贝技术，就不需要把 内核空间页缓存里的数据拷贝到应用层缓存，再从应用层缓存拷贝到 Socket 缓存了，两次拷贝都省略了，所以叫做零拷贝。这个过程大大的提升了数据消费时读取文件数据的性能。Kafka 从磁盘读数据的时候，会先看看内核空间的页缓存中是否有，如果有的话，直接通过网关发送出去

 

参考
链接：https://www.jianshu.com/p/0af1b4f1e164