今天给各位分享linux零拷贝技术交流学习的知识，其中也会对Linux 0拷贝进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！
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Linux系统I/O操作与零拷贝
1、简单的说，零拷贝是一种避免CPU将数据从一快存储拷贝到另外一块存储的技术。
2、使用DMA的系统I/O操作要进行4次内核空间与应用程序空间的上下文切换，2次CPU数据拷贝及2次DMA数据拷贝。 Mmap内存映射与标准I/O操作的区别在于当应用程序需要访问数据时，不需要进行内核缓冲区到应用程序缓冲区之间的数据拷贝。
3、下面我们通过一个Java非常常见的应用场景：将系统中的文件发送到远端（该流程涉及：磁盘上文件 —— 内存（字节数组） —— 传输给用户/网络）来详细展开传统I/O操作和通过零拷贝来实现的I/O操作。
4、sendfile只适用于将数据从文件拷贝到套接字上，限定了它的使用范围。Linux在17版本引入splice系统调用，用于在两个文件描述符中移动数据。
5、对于带有DMA收集拷贝功能的sendfile系统调用，还可以再减少一次内核缓冲区之间的拷贝。
6、“内核”指的是一个提供硬件抽象层、磁盘及文件系统控制、多任务等功能的系统软件。一个内核不是一套完整的操作系统。Linux中传统的I/O操作是一种缓存I/O，I/O过程中产生的数据传输通常需要在缓冲区中进行多次拷贝。
零拷贝Zero-copy技术详解
所以异步IO可以做到直接从磁盘缓冲区拷贝到用户缓冲区，适用于大文件传输。
零拷贝（zero-copy）基本思想是：数据报从网络设备到用户程序空间传递的过程中，减少数据拷贝次数，减少系统调用，实现CPU的零参与，彻底消除 CPU在这方面的负载。
Linux的fork（）使用写时拷贝（copy-on-write）页实现。写时拷贝是一种可以推迟甚至免除拷贝数据的技术。内核此时并不复制整个进程地址空间，而是让父进程和子进程共享同一个拷贝。
可以见到，在这个过程中发生了2次cpu copy和2次DMA copy，以及发生了数次cpu状态切换。 这个操作对于应用服务器来说很频繁，因此带来的开销也是非常大。
linux下零拷贝技术介绍
1、总的来说，通过mmap实现的零拷贝I/O进行了4次用户空间与内核空间的上下文切换，以及3次数据拷贝。其中3次数据拷贝中包括了2次DMA拷贝和1次CPU拷贝。 FileChannel中大量使用了我们上面所提及的零拷贝技术。
2、基于上面两点优化，实现了这些零拷贝技术： mmap+write、sendfile、sendfile+DMA收集、splice等。mmap即memory map，也就是内存映射。
3、splice调用利用了Linux提出的管道缓冲区机制， 所以至少一个描述符要为管道。以上几种零拷贝技术都是减少数据在用户空间和内核空间拷贝技术实现的，但是有些时候，数据必须在用户空间和内核空间之间拷贝。
4、linux操作系统的零拷贝技术并不单指某一种方式，现有的零拷贝技术种类非常多，在不同的Linux内核版本上有不同的支持。常见的，如果应用程序需要修改数据，则使用mmap（），如果只进行文件数据传输，则可选择sendfile（）。
Linux中的零拷贝技术
该零拷贝技术侧重于灵活的处理数据在用户进程中的缓冲区和操作系统的页缓冲区之间的拷贝操作。这种方式延续了传统的方式，但是更加灵活。linux中该方法主要利用写时***技术。
所有也就有了通过零拷贝技术来减少和避免不必要的CPU数据拷贝过程。 ① 发出sendfile系统调用，导致用户空间到内核空间的上下文切换（第一次上下文切换）。
splice调用利用了Linux提出的管道缓冲区机制， 所以至少一个描述符要为管道。以上几种零拷贝技术都是减少数据在用户空间和内核空间拷贝技术实现的，但是有些时候，数据必须在用户空间和内核空间之间拷贝。
所以异步IO可以做到直接从磁盘缓冲区拷贝到用户缓冲区，适用于大文件传输。
前面已经讲了Linux 读 操作的两种方式具体步骤，下面讲一下 读写 整个过程的步骤。为了更好的理解零拷贝实现方式所以理解基础的读写过程也很重要。
什么是零拷贝
1、零拷贝（zero-copy）是实现主机或路由器等设备高速网络接口的主要技术。零拷贝技术通过减少或消除关键通信路径影响速率的操作，降低数据传输的操作系统开销和协议处理开销，从而有效提高通信性能，实现高速数据传输。
2、什么是零拷贝？ 拷贝，是指数据从一个存储区域***到另一个存储区域。 零，表示次数为0，***的次数为0，也就是数据不需要从一个存储区域***到另一个存储区域。
3、“write（）”方法仅仅是将用户空间数据拷贝到了内核发送缓冲区中，具体什么时候发送由TCP决定。TCP会从发送缓冲区中把数据通过网卡发送到目标机器的内核缓冲区中。
4、数据包捕获方法的技术瓶颈，结合零拷贝思想，实现了一种基于Intel千兆网卡具有较高性能的数据包捕获平台。通过对libpcap及其改进版本libpcap-mmap的实现机制的分析，找出影响其捕获性能的技术缺陷。
5、即著名的OSI/RM模型。它将计算机网络体系结构的通信协议划分为七层，自下而上依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。其中第四层完成数据传送服务，上面三层面向用户。
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