认识零拷贝[通俗易懂]

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

注意事项

（1）零拷贝的含义是数据不从内核空间拷贝到用户空间，也不从用户空间拷贝到内核空间

（2）零拷贝完全依赖操作系统，操作系统提供了就是提供了，没有提供就没有提供，java本身做不了任何事情

传统的IO拷贝

需求

java读取磁盘上的文件，并且输出出去。这个过程包含两个步骤，一个是读，一个是写

图片解读

三列分别为用户空间、内核空间、硬件

(1)read() syscall ：java客户端（jvm虚拟机）向操作系统发起读磁盘数据的请求
(2)ask for data ：系统向磁盘读数据
(3)data to kernel buffer through DMA：磁盘数据通过DMA读到内核缓存区
(4)copy data to user buffer ：把数据内核缓冲区复制到用户缓冲区（java堆）中
(5)code logic coutinues：业务逻辑处理
(6)wirte() syscall,copies data to kernel socket buffer：java客户端向系统发起写请求，并且把用户缓冲区（java堆）数据复制到内核缓冲区
(7)weites data：从内核缓冲区写到磁盘
(8)done：返回结果
(9)write() returns：返回写入结果

图片分析

上图有4次上下文切换：

(1)read() syscall ：java客户端（jvm虚拟机）向操作系统发起读磁盘数据的请求 —-》从用户态切换为内核态

(4)copy data to user buffer ：把数据内核缓冲区复制到用户缓冲区（java堆）中—-》从内核态切换为用户态

(6)wirte() syscall,copies data to kernel socket buffer：java客户端向系统发起写请求，并且把用户缓冲区（java堆）数据复制到内核缓冲区—-》从用户态切换为内核态

(9)write() returns：返回写入结果—-》从内核态切换为用户态

上图有2次没有必要的数据拷贝（假设没有步骤5）：

(4)copy data to user buffer ：把数据内核缓冲区复制到用户缓冲区（java堆）中

(6)wirte() syscall,copies data to kernel socket buffer：java客户端向系统发起写请求，并且把用户缓冲区（java堆）数据复制到内核缓冲区

代码

InputStream 、OutputStream

Socket基础使用_CBeann的博客-CSDN博客

零拷贝

图片解读

(1)sendfile() syscall : java客户端（jvm虚拟机）向操作系统发起读磁盘数据sendfile的请求
(2)ask for data ：系统向磁盘读数据
(3)data to kernel buffer through DMA：磁盘数据通过DMA读到内核缓存区
(4)wirte data to target socket buffer：从内核空间缓冲区写到socket缓冲区
(5)writes data：socket向目标发送数据
(6)done:返回结果
(7) sendfile() returns :返回sendfile结果

图片分析

上图有2次上下文切换（比传统的IO减少了2次切换）：

(1)sendfile() syscall : java客户端（jvm虚拟机）向操作系统发起读磁盘数据sendfile的请求 —-》从用户态切换为内核态

(7) sendfile() returns :返回sendfile结果—-》从内核态切换为用户态

上图有3次数据拷贝（比传统的IO减少了1次）：

(3)data to kernel buffer through DMA：磁盘数据通过DMA读到内核缓存区

(4)wirte data to target socket buffer：从内核空间缓冲区写到socket缓冲区

(5)writes data：socket向目标发送数据

代码

代码语言：javascript复制

 fileChannel.transferTo(, , );
 fileChannel.transferFrom(, , );

零拷贝升级版

升级版需要解决的问题：

上面零拷贝的第四步（（4）从内核空间缓冲区写到socket缓冲区）是可以优化的

图片解读

看图片的下半部分：

看kernel buffer —————> socket buffer

Linux2.4之前的零拷贝是把 kernel buffer 中全部的数据 拷贝到 socket buffer

Linux2.4之后的零拷贝是把kernel buffer中的地址和数据长度拷贝到到 socket buffer（优化后），类似

当真正发送数据的时候，客户端会从socketbuffer中拿到地址和数据长度找到kernel buffer 进行发送

这个过程只有2次数据拷贝，是真正意义上的零拷贝

参考

2018年最新深入netty 零基础到精通张龙老师

视频去哪了呢？_哔哩哔哩_bilibili

Netty、Kafka中的零拷贝技术到底有多牛?

https://mp.weixin.qq.com/s/dt0h2UhaoRECvjpeMZMsUA （☆）

发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://javaforall.cn/191078.html原文链接：https://javaforall.cn

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