什么是零拷贝(Zero-copy)？

什么是零拷贝(Zero-copy)？

零复制（英语：Zero-copy；也译零拷贝）技术是指计算机执行操作时，CPU不需要先将数据从某处内存复制到另一个特定区域。这种技术通常用于通过网络传输文件时节省CPU周期和内存带宽。

DMA是什么？

DMA全称：Direct Memory Access（直接内存存取），它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖于 CPU 的大量中断负载。

DMA主要是解决外围设备可以直接访问内存，从中减少CPU参与。

参考：

https://baike.baidu.com/item/DMA/2385376

https://zhuanlan.zhihu.com/p/138573828

虚拟内存是什么？

目前在数多系统都采用虚拟内存。虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。

参考：

https://baike.baidu.com/item/%E8%99%9A%E6%8B%9F%E5%86%85%E5%AD%98

传统的的拷贝需要经历四个：jvm切换到内核态缓冲区读取->操作系统将数据拷贝用户缓冲区-->-再次切换到内核态并将用户缓存区数据拷贝进来->将内核态缓冲区写入socket buffer(cpu参与两次)

零拷贝经历两个：用户->内核态缓冲区（cpu不参与）

其实被拷贝了两次为什么叫零拷贝呢？由于站在系统的角度来待！

零拷贝的好处？

减少上下文切换，避免CPU参与拷贝带来的负载;

减少cpu和带宽的开销;

提升效率;

哪些框架应用了零拷贝技术？

java

为nio的MappedByteBuffer

参考： https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/nio/MappedByteBuffer.html

https://javadoc.scijava.org/Java9/java/nio/MappedByteBuffer.html

linux

tmp_buf = mmap(file,len)

write(socket,tmp_buf,len)

kafka

rocketmq

netty

nginx

代码实现

/**
 * @author: csh
 * @Date: 2020/10/22 14:19
 * @Description:java零拷贝
 */
public class ZeroCopy {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        File file = new File("file.txt");
        long len = file.length();
        byte[] ds = new byte[(int)len];
        //mappedByteBuffer为零拷贝
        MappedByteBuffer mappedByteBuffer = new FileInputStream(file).
                getChannel().map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY,0,len);
        for (int offset = 0; offset < len; offset++) {
            byte b = mappedByteBuffer.get();
            ds[offset] = b;
        }
        Scanner scanner = new Scanner(new ByteArrayInputStream(ds)).useDelimiter("");
        while (scanner.hasNext()){
            System.out.println(scanner.next()+" ");
        }
    }
}

最后

零拷贝是一种思想，慢慢衍生出来的技术，在很多框架或系统都支持，并且为系统性能提到很关键的作用，特别大文件的拷贝。不管java/netty/linux/等等都有这个零拷贝的存在。

参考文章：

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%B6%E5%A4%8D%E5%88%B6

https://www.linuxjournal.com/article/6345?page=0,0

https://blog.csdn.net/qq_35642036/article/details/82809856

https://developer.ibm.com/zh/articles/j-zerocopy/

http://sound2gd.wang/2018/07/24/Java-NIO%E5%88%86%E6%9E%90-11-%E9%9B%B6%E6%8B%B7%E8%B4%9D%E6%8A%80%E6%9C%AF/