[系统运维]零拷贝技术-sendfile、mmap

零拷贝技术

文章参考：

知乎文章

小林图解系统

Linux高性能服务器编程

零拷贝技术大体来说就是没有通过CPU在内存层面进行拷贝数据，而是通过DMA进行传输

这样的提升是很大的，CPU就是应该让它用在关键的地方才行

前提：

Server将文件sendFile发送给客户端，那么传统的就是需要调用两个系统调用read & write

read(sendFile, tmp_buf, len);						//从磁盘中读出来
write(socket , tmp_buf, len);						//写到socket中去

传统模式下：

上下文切换&数据拷贝

我们使用了两个系统调用：read、write, 发生了4次用户态和内核态之间的切换

4次数据之间的拷贝：

• 将磁盘的数据拷贝到操作系统内核的缓存区（DMA）
• 将内核缓冲区中的数据拷贝到用户的缓冲区中（CPU）
• 将拷贝到用户缓冲区的数据拷贝到内核的socket缓冲区中（CPU）
• 将内核的socket缓冲区数据拷贝到网卡的缓冲区中（DMA）

sendfile实现零拷贝

#include <sys/socket.h>
ssize_t sendfile(int out_fd, int in_fd, off_t *offset, size_t count);
		//目的端文件描述符、源文件描述符、源端偏移量、复制数据的长度
		//返回值是实际复制的长度

sendfile函数在两个文件描述符之间传递数据（完全在内核中操作），从而避免了内核缓冲区和用户缓冲区之间的数据拷贝，实现了零拷贝

??：sendfile几乎是专门为在网络上传输文件而设计的，因为源端文件必须指向真实的文件，目的端文件必须指向socket,因此是专为网络而生的

sendfile的模式

上下文切换&数据拷贝

总共发生了两次用户态和内核态之间的转换，减少了两次上下文切换

数据之间的拷贝只有3次

🌰：

代码实现起来也是更加的精简，假设我们Server参数：ip port filename

//......
//创建socket,bind,listen,accept
//filefd:待发送的文件名，connfd:Server套接字

filefd(filename, O_RDONLY);			//打开文件
struct stat stat_buf;
fstat(filefd, &stat_buf);				//用于记录待发送文件状态

//


sendfile(connfd, filefd, NULL, stat_buf.st_size);		//直接发送到套接字，及其精简
close(fd);




//.....

mmap + write实现零拷贝

buf = mmap(file, len);
write(sockfd, buf, len);

mmap()系统调用函数会将 内核缓冲区中的数据 映射到 用户空间 ，这样就不用实现用户空间的拷贝了

这样也是减少了一次拷贝，但是同样还是需要4次上下文切换

mmap传输大文件有优势，传输小文件可能出现碎片🧩

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