Zero Copy

Zero Copy

Linux IO方式

• 轮询
• IO中断
• DMA方式
• 传统IO使用read()和write()系统调用
  • 后续以上传文件为例, 从用户态使用read从磁盘读取数据, 使用write将数据写入网卡

IO中断 read

• 
• 从磁盘读取数据时CPU阻塞

DMA方式

• 
• 2次DMA copy + 2次CPU copy + 4次上下文切换

Zero Copy

• 尽可能减少数据拷贝和上下文切换次数(不是真的0次)
• 常见策略
  • 用户态直接IO
    • 数据库系统使用
  • 减少拷贝次数(重要方式)
    • mmap + write
    • sendfile
    • sendfile + DMA gather copy
    • splice
  • 写时复制
    • 读取时无需拷贝, 写时才将数据拷贝到自己的进程空间

mmap + write

• 用mmap替换read系统调用
• 内核态和用户态映射同一个物理地址
• 2次DMA copy + 1次CPU copy + 4次上下文切换
• 

sendfile

• sendfile系统调用无需将数据从内核态copy到用户态, 直接在内核态进行数据拷贝
• 无法修改文件, 只能进行数据传输
• 2次DMA copy + 1次CPU copy + 2次上下文切换
• 

sendfile + DMA gather copy

• 不需要在内核态进行copy, 而是通过fd和文件长度等信息, 在内核空间进行映射
• 无法修改文件, 需要硬件支持, 只能copy到socket buf中
• 2次DMA copy + 0次CPU copy + 2次上下文切换
• 

splice

• 在两个内核空间的内存上建立pipe管道
• 支持任意两个fd, 无需硬件支持, 不能修改文件
• 2次DMA copy + 0次CPU copy + 2次上下文切换
•