零拷贝
什么是零拷贝
系统内核处理 IO 操作分为两个阶段：等待数据和拷贝数据。
- 等待数据，就是系统内核在等待网卡接收到数据后，把数据写到内核中。
- 拷贝数据，就是系统内核在获取到数据后，将数据拷贝到用户进程的空间中。
具体流程：
所谓的零拷贝，就是取消用户空间与内核空间之间的数据拷贝操作，应用进程每一次的读写操作，都可以通 过一种方式，让应用进程向用户空间写入或者读取数据，就如同直接向内核空间写入或者读取数据一样，再 通过 DMA 将内核中的数据拷贝到网卡，或将网卡中的数据 copy 到内核。
RPC框架中的零拷贝应用
Netty 框架是否也有零拷贝机制？
Netty 的零拷贝则有些不一样，他完全站在了用户空间上，也就是基于 JVM 之上。
Netty当中的零拷贝是如何实现的？
RPC 并不会把请求参数作为一个整体数据包发送到对端机器上，中间可能会拆分，也可能会合并其他请求， 所以消息都需要有边界。接收到消息之后，需要对数据包进行处理，根据边界对数据包进行分割和合并，最终获得完整的消息。
Netty零拷贝主要体现在三个方面：
- Netty的接收和发送ByteBuffer是采用DIRECT BUFFERS，使用堆外的直接内存（内存对象分配在JVM中 堆以外的内存）进行Socket读写，不需要进行字节缓冲区的二次拷贝。如果采用传统堆内存（HEAP BUFFERS）进行Socket读写，JVM会将堆内存Buffer拷贝一份到直接内存中，然后写入Socket中。
- Netty提供了组合Buffer对象，也就是CompositeByteBuf 类，可以将 ByteBuf 分解为多个共享同一个 存储区域的 ByteBuf，避免了内存的拷贝。
- Netty的文件传输采用了FileRegion 中包装 NIO 的 FileChannel.transferTo() 方法，它可以直接将文件缓 冲区的数据发送到目标Channel，避免了传统通过循环write方式导致的内存拷贝问题。
零拷贝带来的作用就是避免没必要的 CPU 拷贝，减少了 CPU 在用户空间与内核空间之间的上下文切换，从 而提升了网络通信效率与应用程序的整体性能。
时间轮
为什么需要时间轮？
在Dubbo中，为增强系统的容错能力，会有相应的监听判断处理机制。比如RPC调用的超时机制的实现，消 费者判断RPC调用是否超时，如果超时会将超时结果返回给应用层。在Dubbo最开始的实现中，是将所有的 返回结果（DefaultFuture）都放入一个集合中，并且通过一个定时任务，每隔一定时间间隔就扫描所有的 future，逐个判断是否超时。
这样的实现方式虽然比较简单，但是存在一个问题就是会有很多无意义的遍历操作开销。比如一个RPC调用的 超时时间是10秒，而设置的超时判定的定时任务是2秒执行一次，那么可能会有4次左右无意义的循环检测判 断操作。
为了解决上述场景中的类似问题，Dubbo借鉴Netty，引入了时间轮算法，减少无意义的轮询判断操作。
时间轮原理
对于以上问题， 目的是要减少额外的扫描操作就可以了。比如说一个定时任务是在5 秒之后执行，那么在 4.9 秒之后才扫描这个定时任务，这样就可以极大减少 CPU开销。这时我们就可以利用时钟轮的机制了。
时钟轮的实质上是参考了生活中的时钟跳动的原理，那么具体是如何实现呢？
在时钟轮机制中，有时间槽和时钟轮的概念，时间槽就相当于时钟的刻度；而时钟轮就相当于指针跳动的一 个周期，我们可以将每个任务放到对应的时间槽位上。
如果时钟轮有 10 个槽位，而时钟轮一轮的周期是 10 秒，那么我们每个槽位的单位时间就是 1 秒，而下一层时间 轮的周期就是 100 秒，每个槽位的单位时间也就是 10 秒，这就好比秒针与分针， 在秒针周期下， 刻度单位为 秒， 在分针周期下， 刻度为分。
假设现在我们有 3 个任务，分别是任务 A（0.9秒之后执行）、任务 B（2.1秒后执行）与任务 C（12.1秒之后执 行），我们将这 3 个任务添加到时钟轮中，任务 A 被放到第 0 槽位，任务 B 被放到第 2槽位，任务 C 被放到下一 层时间轮的第2个槽位，如下图所示：
通过这个场景我们可以了解到，时钟轮的扫描周期仍是最小单位1秒，但是放置其中的任务并没有反复扫描，每个 任务会按要求只扫描执行一次， 这样就能够很好的解决CPU 浪费的问题。
Dubbo中的时间轮原理是如何实现？
主要是通过Timer，Timeout，TimerTask几个接口定义了一个定时器的模型，再通过HashedWheelTimer这个类 实现了一个时间轮定时器（默认的时间槽的数量是512，可以自定义这个值）。它对外提供了简单易用的接口，只需要调用newTimeout接口，就可以实现对只需执行一次任务的调度。通过该定时器，Dubbo在响应的场景中实现了高效的任务调度。
时间轮在RPC的应用
调用超时
上面所讲的客户端调用超时的处理，就可以应用到时钟轮，我们每发一次请求，都创建一个处理请求超时的定时任务放到时钟轮里，在高并发、高访问量的情况下，时钟轮每次只轮询一个时间槽位中的任务，这样会节省大量的 CPU。
启动加载
调用端与服务端启动也可以应用到时钟轮，比如说在服务启动完成之后要去加载缓存，执行定时任务等， 都可以放在时钟轮里。
定时心跳检测
RPC 框架调用端定时向服务端发送的心跳检测，来维护连接状态，我们可以将心跳的逻辑封装为一个心跳任务，放到时钟轮里。心跳是要定时重复执行的，而时钟轮中的任务执行一遍就被移除了，对于这种需要重复执行的定时任务我们该如何处理呢？我们在定时任务逻辑结束的最后，再加上 一段逻辑， 重设这个任务的执行时间，把它重新丢回到时钟轮里。这样就可以实现循环执行。