2.2 发生第二次数据拷贝，即：将内核缓冲区的数据拷贝到用户缓冲区，同时，发生了一次用内核态到用户态的上下文切换。...2.3 发生第三次数据拷贝，我们调用 write 方法，系统将用户缓冲区的数据拷贝到 Socket 缓冲区。此时，又发生了一次用户态到内核态的上下文切换。...2.4 第四次拷贝，数据异步的从 Socket 缓冲区，使用 DMA 引擎拷贝到网络协议引擎。这一段，不需要进行上下文切换。 2.5 write 方法返回，再次从内核态切换到用户态。...+write方式，mmap是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系；这样就可以省掉原来内核read缓冲区copy...数据到用户缓冲区，但是还是需要内核read缓冲区将数据copy到内核socket缓冲区 ?
，磁盘控制器把数据直接写入内核read缓冲区，这一步通过DMA完成；接下来就是内核将数据copy到进程的缓冲区； 如果进程发起write请求，同样需要把用户缓冲区里面的数据copy到内核的socket缓冲区里面...； 利用第一条特性可以把内核空间地址和用户空间的虚拟地址映射到同一个物理地址，这样DMA就可以填充对内核和用户空间进程同时可见的缓冲区了，大致如下图所示： ?...3、mmap+write方式 使用mmap+write方式代替原来的read+write方式，mmap是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系...；这样就可以省掉原来内核read缓冲区copy数据到用户缓冲区，但是还是需要内核read缓冲区将数据copy到内核socket缓冲区，大致如下图所示： ?...：第一层不需要用户空间缓冲区来拷贝内核缓冲区，另外一层两个通道都有自己的内核缓冲区，两个内核缓冲区也可以做到无需拷贝数据； Netty零拷贝 netty提供了零拷贝的buffer，在传输数据时，最终处理的数据会需要对单个传输的报文
同样需要把用户缓冲区里面的数据copy到内核的socket缓冲区里面，然后再通过DMA把数据copy到网卡中，发送出去； 你可能觉得这样挺浪费空间的，每次都需要把内核空间的数据拷贝到用户空间中，所以零拷贝的出现就是为了解决这种问题的...， 2）虚拟内存空间可大于实际可用的物理地址； 利用第一条特性可以把内核空间地址和用户空间的虚拟地址映射到同一个物理地址，这样DMA就可以填充对内核和用户空间进程同时可见的缓冲区了，大致如下图所示：...3、mmap+write方式 使用mmap+write方式代替原来的read+write方式，mmap是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系...； 这样就可以省掉原来内核read缓冲区copy数据到用户缓冲区，但是还是需要内核read缓冲区将数据copy到内核socket缓冲区，大致如下图所示： 4、sendfile方式 sendfile系统调用在内核版本...，而不需要一个中间缓冲区来传递数据； 注：这里不需要中间缓冲区有两层意思：第一层不需要用户空间缓冲区来拷贝内核缓冲区，另外一层两个通道都有自己的内核缓冲区，两个内核缓冲区也可以做到无需拷贝数据； Netty
mmap 是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系。...将文件映射到物理内存，将进程虚拟空间映射到那块内存。这样，进程不仅能像访问内存一样读写文件，多个进程映射同一文件，还能保证虚拟空间映射到同一块物理内存，达到内存共享的作用。...，将内核缓冲区映射到用户缓存区； DMA 控制器将数据从硬盘拷贝到内核缓冲区（可见其使用了 Page Cache 机制）； mmap() 返回，上下文从内核态切换回用户态； 用户进程调用 write()...，尝试把文件数据写到内核里的套接字缓冲区，再次陷入内核态； CPU 将内核缓冲区中的数据拷贝到的套接字缓冲区； DMA 控制器将数据从套接字缓冲区拷贝到网卡完成数据传输； write() 返回，上下文从内核态切换回用户态...将大文件映射到内存中会快速地填充内存，并可能导致分页，这将抵消首先映射文件的好处。对于大型顺序读取操作，禁用磁盘缓存并将文件读入一个小内存缓冲区 该文件大于可用的连续虚拟内存地址空间。
；如果没有内核随即向磁盘控制器发出命令，要求从磁盘读取数据，磁盘控制器把数据直接写入内核read缓冲区，这一步通过DMA完成；接下来就是内核将数据copy到进程的缓冲区；如果进程发起write请求，同样需要把用户缓冲区里面的数据...copy到内核的socket缓冲区里面，然后再通过DMA把数据copy到网卡中，发送出去；你可能觉得这样挺浪费空间的，每次都需要把内核空间的数据拷贝到用户空间中，所以零拷贝的出现就是为了解决这种问题的；...， 2.虚拟内存空间可大于实际可用的物理地址；利用第一条特性可以把内核空间地址和用户空间的虚拟地址映射到同一个物理地址，这样DMA就可以填充对内核和用户空间进程同时可见的缓冲区了，大致如下图所示： 省去了内核与用户空间的往来拷贝...3.mmap+write方式 使用mmap+write方式代替原来的read+write方式，mmap是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系...()允许将一个通道交叉连接到另一个通道，而不需要一个中间缓冲区来传递数据；注：这里不需要中间缓冲区有两层意思：第一层不需要用户空间缓冲区来拷贝内核缓冲区，另外一层两个通道都有自己的内核缓冲区，两个内核缓冲区也可以做到无需拷贝数据
，磁盘控制器把数据直接写入内核read缓冲区，这一步通过DMA完成；接下来就是内核将数据copy到进程的缓冲区； 如果进程发起write请求，同样需要把用户缓冲区里面的数据copy到内核的socket缓冲区里面...2.虚拟内存 所有现代操作系统都使用虚拟内存，使用虚拟的地址取代物理地址，这样做的好处是： 1.一个以上的虚拟地址可以指向同一个物理内存地址， 2.虚拟内存空间可大于实际可用的物理地址； 利用第一条特性可以把内核空间地址和用户空间的虚拟地址映射到同一个物理地址...，这样DMA就可以填充对内核和用户空间进程同时可见的缓冲区了，大致如下图所示： ?...；这样就可以省掉原来内核read缓冲区copy数据到用户缓冲区，但是还是需要内核read缓冲区将数据copy到内核socket缓冲区，大致如下图所示： ?...()允许将一个通道交叉连接到另一个通道，而不需要一个中间缓冲区来传递数据； 注：这里不需要中间缓冲区有两层意思：第一层不需要用户空间缓冲区来拷贝内核缓冲区，另外一层两个通道都有自己的内核缓冲区，两个内核缓冲区也可以做到无需拷贝数据
中介绍使用af-packet插件将linux 内核接口映射到vpp中，并通过vpp dhcp client插件实现lte拨号上网的功能，本文主要介绍af packet实现机制，对阅读代码有所帮助。...为了提高Rx和Tx性能，该实现使用PACKET_MMAP机制，它提供了一个在用户空间和内核之间共享的环形缓冲区，用于发送和接收数据包。这样有助于减少用户空间和内核之间系统调用内存拷贝。...PACKET MMAP通过提供映射到用户空间的大小可配置的环形缓冲区接收数据包和发送数据包分为两个环形缓冲区，两个缓冲区可关联同一个socket（这种情况下，发送缓冲区的起始地址必须紧跟在接收缓冲区的结束地址之后...环形缓冲区分为多个block，每个block是一块物理上连续的内存区域，按照页面大小对齐，即必须是页面大小的整数倍。每个frame必须放在一个block中，每个block保存整数个frame。...若进行处理，则将对应状态由TP_STATUS_USER改为TP_STATUS_KERNEL告诉内核这块缓冲区对应的数据包已经被处理，可以继续存放新的数据包； 发送数据包：用户产生需要发送的数据包后，从发送环形缓冲区遍历寻找一个可用状态
这是为了将文件内容的缓冲与文件的内存映射结合在一起。进程能够通过系统调用mmap()将一个文件映射到它的用户空间。建立了这种映射以后。就能够像訪问内存一样訪问这个文件。...假设将文件的内容以页面为单位缓冲，放在附属于该文件的inode结构的缓冲队列中，那么仅仅要对应的设置进程的内存映射表。就能够非常自然地将这些缓冲页面映射到用户空间中。这样。...而一个页面相当于若干连续记录块，那么不管是对于缓冲页面还是对于记录块缓冲区，其控制信息显然应该游离于该页面之外，这些信息不应该映射到进程的用户空间。 这个问题不难解决。...并且同一时候又能够通过各个进程的页面映射表映射到这些进程的内存空间。而在设备层又通过若干buffer_head结构挂入其所在设备的缓冲区队列。...它相当于是磁盘块在内存中的表示，磁盘块包括一个或者多个扇区，可是不能超过一个页面。所以一个物理页能够容纳一个或者多个内存中的块。因为内核在处理数据时须要知道一些相关信息（比方块属于哪一个块设备。
Linux系统将一个进程分为用户空间和内核空间。...图片mmap 是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系。...操作系统在内核空间中为请求的文件或存储介质分配一个内核缓冲区（页缓存），并将文件或存储介质的内容读取到该缓冲区。操作系统在进程的用户空间内存中分配一段虚拟地址空间，并将其与内核缓冲区建立映射关系。...匿名内存映射不与任何文件关联，它只是在内核空间分配一段内存（页缓存），并在进程的用户空间与之建立映射关系。这样，多个进程可以共享同一段内核空间内存，实现数据共享和同步。...这里的内存映射并没有映射到外部存储介质，只是在进程的用户空间和内核空间之间建立了映射关系。
它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存，而实际上，虚拟内存通常是被分割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，加载到物理内存中来 虚拟内存地址和用户进程紧密相关，..., len); 使用mmap的目的是将内核中读缓冲区的地址与用户空间的缓冲区进行映射，从而实现内核缓冲区与应用陈鼓内存的共享，省去了将数据从内核读缓冲区拷贝到用户缓冲区的过程，内核读缓冲区仍需将数据到内核写缓冲区...用户进程通过mmap函数向内核发起系统调用，上下文从用户态切换为内核态 将用户进程的内核空间的读缓冲区与用户空间的缓存区进行内存地址映射 CPU利用DMA控制器将数据从主存或硬盘拷贝到内核空间的读缓冲区...函数向内核发起系统调用，上下文从用户态切换为内核态 CPU利用DMA控制器将数据从主存或硬盘拷贝到内核空间的读缓冲区 CPU将读缓冲区的数据拷贝到网络缓冲区 CPU利用DMA控制器将数据从网络缓冲区拷贝到网卡进行数据传输...，这个缓冲区能被同时映射到用户空间和内核态，内核和用户共享这个缓冲区池 Linux零拷贝对比 无论是传统 I/O 拷贝方式还是引入零拷贝的方式，2 次 DMA Copy 是都少不了的，因为两次 DMA
7.用户级缓冲区和内核级缓冲区的联系（用户级缓冲区在struct FILE结构体，内核级缓冲区在struct file结构体。） 1....write写入接口，实际上并不是直接将数据写到磁盘中，而是将数据写到内核缓冲区里面，而且fflush也不是将数据刷新到磁盘里，而是将数据从语言级缓冲区刷新到内核缓冲区里，这个内核缓冲区就在OS中的struct...内核缓冲区刷新数据到磁盘上，这个过程和用户毫无关系。 5. 系统调用接口fsync可以用来同步文件内核状态到存储设备中，说白了就是强制刷新内核缓冲区的数据到磁盘（物理媒介）上 6....fwrite将数据拷贝到用户级缓冲区，write将数据拷贝到内核级缓冲区，本质上fwrite和write函数都是拷贝函数，fsync将数据从内核缓冲区写入到磁盘外设中。...真正意义上的fflush不仅要将数据从用户缓冲区依靠write拷贝到内核缓冲区，还要将数据从内核缓冲区依靠fsync刷新到外设中。
之所以需要单独管理 DMA 的物理页面，是因为 DMA 使用物理地址访问内存，不经过 MMU，并且需要连续的缓冲区，所以为了能够提供物理上连续的缓冲区，必须从物理地址空间专门划分一段区域用于 DMA。...比如，当内核要访问 I/O 设备存储空间时，就使用 ioremap() 将位于物理地址高端的 mmio 区内存映射到内核空间的 vmalloc area 中，在使用完之后便断开映射关系。...Linux用户空间虚拟地址分布 ? 用户进程的代码区一般从虚拟地址空间的 0x08048000 开始，这是为了便于检查空指针。...于是，内核将 0~896M 的物理地址空间一对一映射到自己的线性地址空间中，这样它便可以随时访问 ZONE_DMA 和 ZONE_NORMAL 里的物理页面；此时内核剩下的 128M 线性地址空间不足以完全映射所有的...ZONE_HIGHMEM，Linux 采取了动态映射的方法，即按需的将 ZONE_HIGHMEM 里的物理页面映射到 kernel space 的最后 128M 线性地址空间里，使用完之后释放映射关系
③ copy-on-write(写时复制技术)：在某些情况下，Linux操作系统的内核空间缓冲区可能被多个应用程序所共享，操作系统有可能会将用户空间缓冲区地址映射到内核空间缓存区中。...② 将内核空间缓冲区的数据拷贝到用户空间缓冲区(第二次拷贝: kernel buffer ——> user buffer)，然后read系统调用返回。...Q: 传统I/O模式为什么将数据从磁盘读取到内核空间缓冲区，然后再将数据从内核空间缓冲区拷贝到用户空间缓冲区了？为什么不直接将数据从磁盘读取到用户空间缓冲区就好？...这样一来待传输的数据可以分散在存储的不同位置上，而不需要在连续存储中存放。...map方法底层是通过mmap实现的，因此将文件内存从磁盘读取到内核缓冲区后，用户空间和内核空间共享该缓冲区。
mmap：内存映射(内存、用户缓冲区共享一块映射数据) 直接将磁盘文件数基于DMA引擎拷贝据映射到内核缓冲区，同时用户缓冲区是跟内核缓冲区共享一块映射数据， 建立映射后，不需要从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区...传统IO，read() 系统调用的过程中会把内核缓冲区的数据拷贝到用户的缓冲区里，为了减少这一步开销，我们可以用 mmap() 替换 read() 系统调用函数。...mmap() 系统调用函数会直接把内核缓冲区里的数据映射到用户空间，这样，操作系统内核与用户空间共享缓冲区，就不需要再进行任何的数据拷贝操作。...接着，应用进程跟操作系统内核「共享」这个缓冲区；2、第二次拷贝：应用进程再调用 write()，操作系统直接将内核缓冲区的数据拷贝到 socket 缓冲区中，这一切都发生在内核态，由 CPU 来搬运数据...；3、第三次拷贝：最后，把内核的 socket 缓冲区里的数据，拷贝到网卡的缓冲区里，这个过程是由 DMA 搬运的。
不仅io_uring提供了一个优雅的内核/用户空间接口，它还通过允许一种特殊的轮询模式，完全取消从内核到用户空间获取数据的系统调用，从而提供了卓越的性能。 然而，对于大多数的异步编程完全是另一回事。...您可以将多个 SQE 加入队列，并在您希望内核开始处理您的请求时最终调用 io_uring_enter()。...来自io_uring_param结构的返回值、文件描述符和其他字段随后将用于调用 mmap() ，将两个环形缓冲区和一个提交队列条目数组映射到用户空间。...但是在 io_uring 中，当在两个不同的上下文（用户空间和内核）中涉及共享缓冲区时，在上下文切换后，它们可以在不同的 CPU 上运行。您需要从用户空间确保在读取之前，旧的写入是可见的。...读取完成队列条目 与往常一样，我们首先处理事情的完成方面，因为它比提交方面更简单。对于完成事件，内核将 CQE 添加到环形缓冲区并更新尾部，而我们在用户空间从头部读取。
，可以把内核空间和用户空间的虚拟地址映射到同一个物理地址，这样的话，就可以减少IO的数据拷贝次数啦，示意图如下 3.5 DMA技术 DMA，英文全称是Direct Memory Access，即直接内存访问...DMA向CPU发出数据读完的信号，把工作交换给CPU，由CPU负责将数据从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区。...prot：映射内存的保护模式 flags：指定映射的类型 fd:进行映射的文件句柄 offset:文件偏移量 前面一小节，零拷贝相关的知识点回顾，我们介绍了虚拟内存，可以把内核空间和用户空间的虚拟地址映射到同一个物理地址...上下文从内核态切换回用户态，mmap方法返回。 用户进程通过write方法向操作系统内核发起IO调用，上下文从用户态切换为内核态。 CPU将内核缓冲区的数据拷贝到的socket缓冲区。...mmap是将读缓冲区的地址和用户缓冲区的地址进行映射，内核缓冲区和应用缓冲区共享，所以节省了一次CPU拷贝‘’并且用户进程内存是虚拟的，只是映射到内核的读缓冲区，可以节省一半的内存空间。
，然后OS的内核代码负责将相应的文件数据读取到内核的IO缓冲区，然后再把数据从内核IO缓冲区拷贝到进程的私有地址空间中去，这样便完成了一次IO操作。...操作的速度比直接访问内存慢了好几个数量级，所以OS根据局部性原理会在一次 read()系统调用过程中预读更多的文件数据缓存在内核IO缓冲区中，当继续访问的文件数据在缓冲区中时便直接拷贝数据到进程私有空间...页式虚拟地址与内存物理地址建立一一对应的页表（硬件地址变换机构来执行转换）。将逻辑地址上连续的页号映射到物理内存中称为离散的多个物理块（页面），将页面和物理块一一对应，体现在页表。...同时也把内存分成与页面大小相等的区域，称为页面。用户进程在内存空间除了在每个页面内地址连续之外，每个页面之间不再连续。...内存映射文件优化本质-intsmaze mmap()是系统调用，没有进行数据拷贝，数据拷贝是在缺页中断处理时进行的，由于mmap()将文件直接映射到用户空间，所以中断处理函数根据这个映射关系，直接将文件从硬盘拷贝到用户空间
基础知识 mmap是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系。...相反，内核空间对这段区域的修改也直接反映用户空间，从而可以实现不同进程间的文件共享。 初看起来，这个概念十分复杂。其实真的很复杂。。。...简单来说，mmap通过一种方法将文件映射到内存中，我们修改内存即是修改文件。...) { //文件不存在 perror("fail to get stat"); exit(1); } // 建立内存映射,)用来将某个文件内容映射到内存中...mmap的场景 mmap之所以快，是因为建立了页到用户进程的虚地址空间映射，以读取文件为例，避免了页从内核态拷贝到用户态。 mmap映射的页和其它的页并没有本质的不同.
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