在执行零复制时，应用程序是否可以使用io_uring系统调用或任何其他系统调用将数据从套接字传输到文件？ - 腾讯云开发者社区 - 腾讯云

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Kafka：Zero-Copy 零拷贝

幸运的是，您可以通过一个叫零拷贝— 很贴切 — 的技巧来消除这些拷贝。使用零拷贝的应用程序要求内核直接将数据从磁盘文件拷贝到套接字，而无需通过应用程序。...可以使用 transferTo() 方法直接将字节从它被调用的通道上传输到另外一个可写字节通道上，数据无需流经应用程序。...应用程序只是起到缓存数据并将其传回到套接字的作用而以，别无他用。数据可以直接从读取缓冲区传输到套接字缓冲区。transferTo() 方法就能够让您实现这个操作。...在内部，它依赖底层操作系统对零拷贝的支持；在 UNIX 和各种 Linux 系统中，此调用被传递到 sendfile() 系统调用中，如下面代码所示，下面代码将数据从一个文件描述符传输到了另一个文件描述符...然后由内核将数据拷贝到与输出套接字相关联的内核缓冲区。 2、数据的第三次复制发生在 DMA 引擎将数据从内核套接字缓冲区传到协议引擎时。

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P99 Conf Talk 汇总 | Rust 在高性能低延迟系统中的应用

一个正常的请求，比如打开或关闭一个文件，从一个套接字中发送或接收数据，将进入主ring 或延迟ring，这取决于其延迟需求。...其他心得在 Rust 中很难实现零拷贝（zero-copy），并且很难与您希望进行零拷贝的任何接口一起使用。...这些技术包括轮询阻塞套接字，由 Epoll 控制的非阻塞套接字，io_uring ，一直到完全绕过Linux内核，通过使用像 DPDK 或 Netmap 这样的东西直接与网络接口卡对话，来获得最大的网络性能...基本布局：我们使用普通的 socket()系统调用创建一个AF_XDP套接字（XSK）。每个XSK都有两个ring：RX RING和 TX RING。...RX或TX描述符环指向存储区域（称为UMEM）中的数据缓冲区。RX和TX可以共享同一UMEM，因此不必在RX和TX之间复制数据包。

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co-uring-http: 基于 C++ 无栈协程与 io_uring 的高性能 HTTP 服务器

前言 GitHub: xiaoyang-sde/co-uring-http 前段时间我在实现 rust-kernel-riscv (使用 Rust 无栈协程进行上下文切换的操作系统内核) 时, 跟进了一些...Linux Kernel 的特性, 其中印象最深的就是 io_uring. io_uring 作为最新的高性能异步 I/O 框架, 支持普通文件与网络套接字的异步读写, 解决了传统 AIO 的许多问题...在 Linux 通过隔离内核页表来应对 Meltdown 攻击后, 系统调用的开销是不可忽略的, 而 io_uring 通过映射一段在用户态与内核态共享的内存区域, 显著减少系统调用的次数, 缓解了刷新缓存开销...它提供了一个 accept() 方法, 记录是否在 io_uring 中存在现有的 multishot accept 请求，并在不存在时提交一个新的请求....当收到一个 HTTP 请求时, io_uring 从 buffer_ring 中选择一个缓冲区用于存放收到的数据.

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NIO的好处，Netty线程模型，什么是零拷贝

这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。...，而且在操作完成前数据被复制了四次 read() 调用引发了一次从用户模式到内核模式的上下文切换。...在内部，它依赖底层操作系统对零拷贝的支持；在 UNIX 和各种 Linux 系统中，此调用被传递到 sendfile() 系统调用中 transferTo() 方法引发 DMA 引擎将文件内容拷贝到一个读取缓冲区...然后由内核将数据拷贝到与输出套接字相关联的内核缓冲区。数据的第三次复制发生在 DMA 引擎将数据从内核套接字缓冲区传到协议引擎时。...如果底层网络接口卡支持收集操作的话，那么我们就可以进一步减少内核的数据复制。在 Linux 内核 2.4 及后期版本中，套接字缓冲区描述符就做了相应调整，以满足该需求。

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什么是零拷贝？

当应用程序访问某块数据时，操作系统首先会检查，是不是最近访问过此文件，文件内容是否缓存在内核缓冲区，如果是，操作系统则直接根据read系统调用提供的buf地址，将内核缓冲区的内容拷贝到buf所指定的用户空间缓冲区中去...如果在应用程序中，不需要操作内容，过程2和3就是多余的，如果可以直接把内核态读取缓存冲区数据直接拷贝到套接字相关的缓存区，是不是可以达到优化的目的？...Java 实现应用缓存零拷贝在Java中，正好 FileChannel 的 transferTo() 方法可以实现这个过程，该方法将数据从文件通道传输到给定的可写字节通道，上面的file.read(...描述符out_fd必须指向一个套接字，而in_fd指向的文件必须是可以mmap的。这些局限限制了sendfile的使用，使sendfile只能将数据从文件传递到套接字上，反之则不行。...带DMA的sendfile 6 2.3 splice 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。

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面试题：如何理解 Linux 的零拷贝技术？

, n); 那么整个过程就需要经历：1）read 将数据从磁盘文件通过 DMA 等方式拷贝到内核开辟的缓冲区；2）数据从内核缓冲区复制到用户态缓冲区；3）write 将数据从用户态缓冲区复制到内核协议栈开辟的...方法一：用户态直接 I/O 这种方法可以使应用程序或者运行在用户态下的库函数直接访问硬件设备，数据直接跨过内核进行传输，内核在整个数据传输过程除了会进行必要的虚拟存储配置工作之外，不参与其他任何工作，这种方式能够直接绕过内核...应用程序调用write ，操作系统直接将数据从内核缓冲区拷贝到 socket 缓冲区，最后再通过 DMA 拷贝到网卡发出去。 ?...它指定在 in_fd 和 out_fd 之间传输数据，其中，它规定 in_fd 指向的文件必须是可以 mmap 的，out_fd 必须指向一个套接字，也就是规定数据只能从文件传输到套接字，反之则不行。...2）只适用于将数据从文件拷贝到套接字上。方法五：splice splice 去掉 sendfile 的使用范围限制，可以用于任意两个文件描述符中传输数据。

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NIO效率高的原理之零拷贝与直接内存映射

read()调用导致上下文从用户态切换到内核态。内核通过sys_read()（或等价的方法）从文件读取数据。DMA引擎执行第一次拷贝：从文件读取数据并存储到内核空间的缓冲区。...send()系统调用返回导致第四次上下文切换。当DMA引擎将数据从内核缓冲区传输到协议引擎缓冲区时，第四次拷贝是独立且异步的。...在UNIX和Linux系统中，调用这个方法会引起sendfile()系统调用，实现了数据直接从内核的读缓冲区传输到套接字缓冲区，避免了用户态(User-space) 与内核态(Kernel-space)...使用NIO零拷贝，流程简化为两步： transferTo方法调用触发DMA引擎将文件上下文信息拷贝到内核读缓冲区，接着内核将数据从内核缓冲区拷贝到与套接字相关联的缓冲区。...DMA引擎将数据从内核套接字缓冲区传输到协议引擎（第三次数据拷贝）。内核态与用户态切换如下图： ?

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零拷贝原理详解_多路复用的基本原理是什么

进行大量的数据拷贝操作其实是一件简单的任务，从操作系统的角度来说，如果 CPU 一直被占用着去执行这项简单的任务，那么这将会是很浪费资源的；如果有其他比较简单的系统部件可以代劳这件事情，从而使得 CPU...当应用程序访问某块数据时，操作系统首先会检查，是不是最近访问过此文件，文件内容是否缓存在内核缓冲区，如果是，操作系统则直接根据read系统调用提供的buf地址，将内核缓冲区的内容拷贝到buf所指定的用户空间缓冲区中去...描述符out_fd必须指向一个套接字，而in_fd指向的文件必须是可以mmap的。这些局限限制了sendfile的使用，使sendfile只能将数据从文件传递到套接字上，反之则不行。...使用splice##### 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。...系统调用后，DMA执行了一次数据拷贝，从磁盘到内核空间 ②read结束后，发生第二次数据拷贝，由cpu将数据从内核空间拷贝至用户空间 ③send系统调用，cpu发生第三次数据拷贝，由cpu将数据从用户空间拷贝至内核空间

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面试官：说一下零拷贝技术的实现原理？

2.零拷贝技术的实现零拷贝技术可以利用 Linux 下的 MMap、sendFile 等手段来实现，使得数据能够直接从磁盘映射到内核缓冲区，然后通过 DMA 传输到网卡缓存，整个过程中 CPU 只负责管理和调度...2.1 MMapMMap（Memory Map）是 Linux 操作系统中提供的一种将文件映射到进程地址空间的一种机制，通过 MMap 进程可以像访问内存一样访问文件，而无需显式的复制操作。...2.2 senFile 方法在 Linux 操作系统中 sendFile() 是一个系统调用函数，用于高效地将文件数据从内核空间直接传输到网络套接字（Socket）上，从而实现零拷贝技术。...这个函数的主要目的是减少 CPU 上下文切换以及内存复制操作，提高文件传输性能。使用 sendFile() 可以把 IO 执行流程优化成以下执行步骤：3.哪些地方用到了零拷贝技术？...) 方法，可以直接将数据从一个通道传输到另一个通道，例如从文件通道直接传输到 Socket 通道，整个过程无需将数据复制到用户空间缓冲区，从而实现了零拷贝。

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2023-07-16：讲一讲Kafka与RocketMQ中零拷贝技术的运用？

零拷贝(英语: Zero-copy) 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。...➢零拷贝技术可以减少数据拷贝和共享总线操作的次数，消除传输数据在存储器之间不必要的中间拷贝次数，从而有效地提高数据传输效率 ➢零拷贝技术减少了用户进程地址空间和内核地址空间之间因为上:下文切换而带来的开销...实际上并不需要第二个和第三个数据副本。应用程序除了缓存数据并将其传输回套接字缓冲区之外什么都不做。相反，数据可以直接从读缓冲区传输到套接字缓冲区。...（RocketMQ使用的）硬盘上文件的位置和应用程序缓冲区(application buffers)进行映射（建立一种一一对应关系），由于mmap()将文件直接映射到用户空间，所以实际文件读取时根据这个映射关系...sendfile linux 2.1支持的sendfile 当调用sendfile()时，DMA将磁盘数据复制到kernel buffer，然后将内核中的kernel buffer直接拷贝到socket

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socket阻塞与非阻塞，同步与异步、IO模型

node.js里面的描述：线程在执行中如果遇到磁盘读写或网络通信（统称为I/O 操作），通常要耗费较长的时间，这时操作系统会剥夺这个线程的CPU 控制权，使其暂停执行，同时将资源让给其他的工作线程，这种线程调度方式称为...当线程遇到I/O 操作时，不会以阻塞的方式等待I/O 操作的完成或数据的返回，而只是将I/O 请求发送给操作系统，继续执行下一条语句。...使用这些接口可以很方便的构建服务器 /客户机的模型。阻塞I/O模型图：在调用recv()/recvfrom（）函数时，发生在内核中等待数据和复制数据的过程。...当调用recv()函数时，系统首先查是否有准备好的数据。如果数据没有准备好，那么系统就处于等待状态。当数据准备好后，将数据从系统缓冲区复制到用户空间，然后该函数返回。...因为该做法对系统造成的开销是很大的，并且应用程序至少要调用recv()函数两次，才能实际地读入数据。较好的做法是，使用套接字的“I/O模型”来判断非阻塞套接字是否可读可写。

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c++ 网络编程（十）TCPIP LINUXwindows 异步通知IO模型与重叠IO模型附带示例代码

一般地说，这些函数的工作机制是：告知内核启动某个操作，并让内核在整个操作（包括将数据从内核复制到我们自己的缓冲区）完成后通知我们。...该系统调用立即返回，并且在等待I/O完成期间，我们的进程不被阻塞。本例子中我们假设要求内核在操作完成时产生某个信号，该信号直到数据已复制到应用进程缓冲区才产生，这一点不同于信号驱动I/O模型。 ?.../O)模型使应用程序能达到更加系统性能因为他和其他4种模型不同的是,使用重叠模型的应用程序通知缓冲区收发系统直接使用数据,也就是说,如果应用程序 投递了一个10kb大小的缓冲区来接收数据,而数据已经到达套接字...,则将该数据直接拷贝到投递的缓冲区, 而4种模型中,数据达到并拷贝到单套接字接收缓冲区,此时应用程序会被告知可以读入的容量,当应用程序调用接收函数之后,数据才从单套接字缓冲区拷贝应用程序到缓冲区,差别就体现了...I/O模型，在创建套接字时，必须使用WSASocket函数，设置重叠标志。

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零拷贝技术：减少数据复制和上下文切换，提高网络传输效率（下）

然而，在文件传输过程中，我们实际上并没有对文件进行任何操作，只是将磁盘文件传输给网卡。CPU数据拷贝的次数是由于上下文切换导致CPU在用户态和内核态之间来回复制数据，这是没有必要的。...为了减少这一步的开销，可以使用 mmap() 替换 read() 系统调用函数。我们之前在讨论进程间如何通信时，我们有提到过共享缓冲区，即将内核态的一部分内存空间映射到应用程序所使用的虚拟空间上。...尽管sendfile()函数本身仍然需要进行系统调用，但仍然能够减少了2次上下文切换的开销。其次，该系统调用可以直接将内核缓冲区中的数据复制到套接字缓冲区中，而无需再复制到用户态。...你可以在你的Linux系统上使用以下命令来查看网卡是否支持散射-聚集特性：：$ ethtool -k eth0 | grep scatter-gatherscatter-gather: on因此，从Linux...因此，总体来看，零拷贝技术可以将文件传输的性能提升至少一倍以上。值得一提的是，在讲解零拷贝技术时，并没有提到网络协议是在哪个步骤中封装的。

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socket阻塞与非阻塞，同步与异步、IO模型

当线程遇到I/O 操作时，不会以阻塞的方式等待I/O 操作的完成或数据的返回，而只是将I/O 请求发送给操作系统，继续执行下一条语句。...当调用recv()函数时，系统首先查是否有准备好的数据。如果数据没有准备好，那么系统就处于等待状态。当数据准备好后，将数据从系统缓冲区复制到用户空间，然后该函数返回。...阻塞模式给网络编程带来了一个很大的问题，如在调用 send()的同时，线程将被阻塞，在此期间，线程将无法执行任何运算或响应任何的网络请求。这给多客户机、多业务逻辑的网络编程带来了挑战。...当调用该函数时，套接字会自动地设置为非阻塞方式。　　由于使用非阻塞套接字在调用函数时，会经常返回WSAEWOULDBLOCK错误。所以在任何时候，都应仔细检查返回代码并作好对“失败”的准备。...因为该做法对系统造成的开销是很大的，并且应用程序至少要调用recv()函数两次，才能实际地读入数据。较好的做法是，使用套接字的“I/O模型”来判断非阻塞套接字是否可读可写。

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NIO之Channel通道（三）-DatagramChannel

配置该通道的套接字，以便该套接字仅和给定的远程同位体地址进行数据报的接收和发送。一旦连接后，就无法和任何其他地址进行数据报的接收或发送。...在显式地断开数据报套接字的连接或将其关闭之前，该套接字始终保持连接状态。此方法执行的安全检查与DatagramSocket类的connect方法执行的安全检查完全相同。...此方法对调用它时正在进行的读取或写入操作没有任何影响。...配置该通道的套接字，只要安全管理器允许（如果已安装），该套接字就可和任何远程地址进行数据报的接收和发送。可在任意时间调用此方法。此方法对调用它时正在进行的读取或写入操作没有任何影响。...仅在此通道的套接字已连接时才调用此方法，在这种情况下，此方法将数据报直接发送到套接字的同位体。否则此方法的行为与WritableByteChannel接口中指定的行为完全相同。

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一口气说出 5 种 IO 模型，懵逼了

如果此系统调用返回值<0，并且 errno为EWOULDBLOCK或EAGAIN（套接字已标记为非阻塞，而接收操作被阻塞或者接收超时）时，连接正常，阻塞**接收数据（这很关键，前4种IO模型都设计此系统调用...select select系统调用允许程序同时在多个底层文件描述符上，等待输入的到达或输出的完成。以数组形式存储文件描述符，64位机器默认2048个。...接下来发挥看图说话的专长了：阻塞IO的执行过程是进程进行系统调用，等待内核将数据准备好并复制到用户态缓冲区后，进程放弃使用CPU并一直阻塞在此，直到数据准备好。...在每一次盘问之前，对于程序来说是非阻塞的，占用CPU资源，可以做其他事情。每次应用程序询问内核是否有数据准备好。...select函数会不断地轮询自己所负责的文件描述符/套接字的到达状态，当某个套接字就绪时，就对这个套接字进行处理。select负责轮询等待，recvfrom负责拷贝。

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一口气说出 5 种 IO 模型，蒙圈了！

recvfrom Linux系统提供给用户用于接收网络IO的系统接口。从套接字上接收一个消息，可同时应用于面向连接和无连接的套接字。...如果此系统调用返回值<0，并且 errno为EWOULDBLOCK或EAGAIN（套接字已标记为非阻塞，而接收操作被阻塞或者接收超时）时，连接正常，阻塞接收数据（这很关键，前4种IO模型都设计此系统调用...select select系统调用允许程序同时在多个底层文件描述符上，等待输入的到达或输出的完成。以数组形式存储文件描述符，64位机器默认2048个。...阻塞IO模型接下来发挥看图说话的专长了：阻塞IO的执行过程是进程进行系统调用，等待内核将数据准备好并复制到用户态缓冲区后，进程放弃使用CPU并一直阻塞在此，直到数据准备好。...在每一次盘问之前，对于程序来说是非阻塞的，占用CPU资源，可以做其他事情。每次应用程序询问内核是否有数据准备好。

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搞了半天，终于弄懂了TCP Socket数据的接收和发送，太难~

此时，内核将执行read(2)或使用诸如select(2)或epoll_wait(2)等I/O多路复用方式系统调用，唤醒等待此套接字的进程。...当用户态的进程实际调用文件描述符上的read(2)时，它会导致内核从其接收缓冲区中删除数据，并将该数据复制到此进程调用read(2)所提供的缓冲区中。发送数据的工作原理类似。...当应用程序调用write(2)时，它将数据从用户提供的缓冲区复制到内核写入队列中。随后，内核将把数据从写队列复制到NIC中，并实际发送数据。...例如，内核可能会将每个接收和写入队列的大小限制在100KB。然后每个TCP套接字可以使用的最大内核内存量大约为200KB（因为与队列的大小相比，其他TCP数据结构的大小可以忽略不计）。...使用类似的技术也用来限制为新连接保留的内核内存量。从用户态的角度来看，新建立的TCP连接是通过在监听套接字上调用accept(2)来创建的。监听套接字是使用listen(2)系统调用的套接字。

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Socket 面对的挑战？

在 kevents ()出现之前，用户程序可以在任何文件描述符上调用 select () ，这样程序就可以知道一组文件描述符中的任何一个是可读的、可写的，或者有错误。...系统接收到的每个消息都要执行拷贝，导致这些复制操作的成本都较高。同理，当程序想要发送一条消息时，必须将发送的每条消息的数据从用户程序复制到内核; 然后再被复制到设备用来在网络上传输的缓冲区中。...数据复制对系统性能是一种诅咒，可以努力在内核中最小化这种复制。内核避免数据拷贝的最简单方法是让设备驱动程序将数据直接复制到内核内存中或从内核内存中复制出来。在现代网络的设备上，这是如何构建内存的结果。...数据包以缓冲区的形式在网络堆栈中移动，直到到达套接字层，当用户的程序调用 read ()时，数据包从内核中复制出来。...地址的关联 ID ctp_getpaddrs()< 将地址列表返回给调用者 sctp_peeloff() 将关联从一对多套接字分离到单独的文件描述符 ctp_getpaddrs() 将地址列表返回给调用者

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sendto & recvfrom 详解

如果传送系统的缓冲区空间不够保存需传送的数据，除非套接口处于非阻塞I/O方式，否则sendto()将阻塞。...应用程序可通过调用ioctlsocket()的SOCATMARK命令来确定是否有带外数据待读入。...若from非零，且套接口为SOCK_DGRAM类型，则发送数据源的地址被复制到相应的sockaddr结构中。...应用程序可通过调用ioctlsocket()的SOCATMARK命令来确定是否有带外数据待读入。...应用程序可通过调用ioctlsocket()的SOCATMARK命令来确定是否有带外数据待读入。

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