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【Kafka】一文详解零拷贝原理……

为什么 Kafka 这么快批量处理客户端优化日志格式日志编码消息压缩建立索引，方便快速定位查询分区一致性顺序写盘页缓存零拷贝以上几点是对于 kafka 为什么这么快总结的几个方面...刚开始看零拷贝的时候，相信很多人。都一脸懵~，什么是零拷贝。零拷贝是怎么做到的。 Follow me！！！零拷贝零拷贝并不是不需要拷贝，而是减少不必要的拷贝次数。通常是说在 IO 读写过程中。...实际上，零拷贝是有广义和狭义之分，目前我们通常听到的零拷贝，包括上面这个定义减少不必要的拷贝次数都是广义上的零拷贝。其实了解到这点就足够了。我们知道，减少不必要的拷贝次数，就是为了提高效率。...kafka 的零拷贝 kafka 作为 MQ 也好，作为存储层也好，无非是两个重要功能，一是 Producer 生产的数据存到 broker，二是 Consumer 从 broker 读取数据；我们把它简化成如下两个过程...这也是零拷贝这一说法的来源。除了减少数据拷贝外，因为整个读文件 - 网络发送由一个 sendfile 调用完成，整个过程只有两次上下文切换，因此大大提高了性能。零拷贝过程如下图所示。

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Kafka零拷贝_kafka读取数据

本文将从kafka零拷贝，探究其是如何“无孔不入”的高效利用磁盘/操作系统特性的。先说说零拷贝零拷贝并不是不需要拷贝，而是减少不必要的拷贝次数。通常是说在IO读写过程中。...实际上，零拷贝是有广义和狭义之分，目前我们通常听到的零拷贝，包括上面这个定义减少不必要的拷贝次数都是广义上的零拷贝。其实了解到这点就足够了。我们知道，减少不必要的拷贝次数，就是为了提高效率。...顺序读写，是kafka利用磁盘特性的一个重要体现。 2、零拷贝 sendfile(in,out) 数据直接在内核完成输入和输出，不需要拷贝到用户空间再写出去。...我们来重点探究 kafka两个重要过程、以及是如何利用两个零拷贝技术sendfile和mmap的。...它的工作原理是直接利用操作系统的Page来实现文件到物理内存的直接映射。完成映射之后你对物理内存的操作会被同步到硬盘上（操作系统在适当的时候）。

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Kafka的零拷贝技术

一、背景 Kafka的零拷贝（zero-copy）技术是 Kafka 性能高的根本所在。...四、零拷贝技术有了 DMA 技术的，通过网卡直接去访问系统的内存，就可以实现现绝对的零拷贝了。这样就可以最大程度提高传输性能。...通过“零拷贝”技术，我们可以去掉那些没必要的数据复制操作，同时也会减少上下文切换次数。...如果有5个消费者，传统方式下，数据复制次数为4*5=20次，而使用“零拷贝技术”只需要1+5=6次，一次为从磁盘复制到页面缓存，5次表示5个消费者各自读取一次页面缓存。...五、JAVA零拷贝的实现 Java的零拷贝由 FileChannel.transferTo() 方法实现。

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Kafka：Zero-Copy 零拷贝

我们发现Kafka的Zero-Copy零拷贝技术采用的是Java底层FileTransferTo方法，后期我们尝试了对TransferTo性能及其并行性能进行测试。...数据每遍历用户内核一次，就要被拷贝一次，这会消耗 CPU 周期和内存带宽。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。零拷贝不仅大大地提高了应用程序的性能，而且还减少了内核与用户模式间的上下文切换。...本文首先展示了通过传统拷贝语义进行的简单文件传输引发的开销，然后展示了使用 transferTo() 零拷贝技巧如何提高性能。...数据在被最终传入到应用程序前，在磁盘、内核缓冲区和用户缓冲区中被拷贝了多次。 Kafka使用的zero-copy零拷贝技术再次检查传统场景，我们注意到第二次和第三次拷贝根本就是多余的。

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零拷贝技术原理以及实现

通过一些方法从用户态陷入到内核态执行: - io相关操作,设置时钟指令,内存操作(申请内存,清理内存) - 终端,异常,陷入等 - 进程/线程管理 - 系统调用,调用硬件等 - 用户内存地址的转换,由程序地址转为物理地址映射零拷贝...,socket缓冲区中,第三次拷贝 4:内核态 socket缓冲区中数据复制到网卡中,转成网卡协议发送,第四次拷贝可以看出,当我们通过http请求一个文件时,会出现4次拷贝....操作系统会根据读取的文件,预存储到内核态内存中,因为硬盘效率非常慢,所以当有多次相同文件读取请求时,可以将文件数据从内核态缓存中直接复制到用户态内存中,节省文件操作零拷贝技术就是避免cpu将数据从一块存储位置拷贝到另一块位置...,通过以下技术可以实现零拷贝: mmap mmap 可以将一个文件预加载到内核空间中,并于用户空间共享内存地址,这样就可以避免数据从内核态复制到用户态中,可节省一次拷贝.例如: #include <...关于select,epoll的优缺点说明下一篇：一致性哈希算法原理以及实现方案

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零拷贝实现原理与使用

零拷贝是中间件相关面试中必考题，本文就和大家一起来总结一下NIO拷贝的原理，并结合Netty代码，从代码实现层面近距离观摩如何使用java实现零拷贝。...1、零拷贝实现原理 **“零拷贝”**其实包括两个层面的含义：拷贝一份相同的数据从一个地方移动到另外一个地方的过程，叫拷贝。零希望在IO读写过程中，CPU控制的数据拷贝到次数为0。...在IO编程领域，当然是拷贝的次数越少越好，逐步优化，将其拷贝次数将为0，最大化的提高性能。那接下来我们循序渐进来看一下如何减少数据复制。...2.2 NioSocketChannel 通道零拷贝实现从Netty的实现中我们基本可以得出结论：是否是零拷贝，判断的依据是是否调用了FileChannel的transferTo方法，更准备的表述是底层是否调用了操作系统的

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kafka零拷贝原理_通俗易解中的解是什么意思

Kafka之所以那么快，其中一个很大的原因就是零拷贝（Zero-copy）技术，零拷贝不是kafka的专利，而是操作系统的升级，又比如Netty，也用到了零拷贝。...下面我就画图讲解零拷贝，如果对你有帮助请点个赞支持。传统IO kafka的数据是要落入磁盘的，那么必然牵扯到磁盘的IO，传统磁盘IO又叫缓存IO，效率是很低的，那么为什么效率低呢？...零拷贝 mmap mmap是零拷贝的一种，主要就是去掉read write这两次CPU copy以提升性能，调用mmap()来代替read调用： buf = mmap(diskfd, len); write...开始时跟mmap没什么区别，但是Linux2.4做出了重大优化，将零拷贝推到顶峰。...这个才是真正的Zero-Copy(这里的零拷贝是针对kernel来讲的，数据在kernel模式下是Zero-Copy)。

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【Netty】mmap 和 sendFile 零拷贝原理

文章目录一、零拷贝简介二、传统 BIO 数据拷贝分析 ( 4拷贝 4切换 ) 三、 mmap 内存映射 ( 3拷贝 4切换 ) 四、 sendFile 函数 ( Linux 2.1 优化 )...( 3拷贝2切换 ) 五、 sendFile 函数 ( Linux 2.4 优化 ) ( 2拷贝 2切换 ) 一、零拷贝简介 ---- 零拷贝作用 : 在网络编程中 , 如果要进行性能优化 , 肯定要涉及到零拷贝..., 使用零拷贝能极大的提升数据传输性能 ; 零拷贝类型 : mmap ( 内存映射 ) 和 sendFile; 数据角度分析 : 在零拷贝机制中 , 整个数据在内存中只有一份数据 , 非零拷贝机制中..., 内核缓冲区 , 用户缓冲区 , Socket 缓冲区 , 各有一份数据 ; 零拷贝指的是没有 CPU 拷贝 , 都是 DMA ( 直接内存访问 ) 拷贝 ; 零拷贝性能优势 : 没有复制数据带来的内存开销..., 没有 CPU 拷贝 , 直接节省了大量 CPU 计算资源 ; 二、传统 BIO 数据拷贝分析 ( 4拷贝 4切换 ) ---- 传统 BIO 数据拷贝代码示例 : package kim.hsl.nio.zerocopy

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面试系列之-rocketmq零拷贝原理

：应用程序向操作系统发起read调用，CPU从用户态切换到内核态； CPU访问磁盘；磁盘准备好数据，CPU将数据从磁盘拷贝内核空间（DMA把数据从磁盘拷贝到内核态缓冲区）； CPU将系统内存中的数据拷贝到用户空间...，就需要减少用户态与内核态的上下文切换和内存拷贝的次数；零拷贝机制零拷贝技术实现的方式通常有mmap+write和sendfile两种； mmap+write（RocketMQ使用mmap）...sendfile更好；但是这样不能很好的利用DMA方式，会比sendfile多消耗CPU， mmap映射的内存分配与释放的安全性控制复杂，需要避免JVM Crash问题； sendfile（kafka使用...小块文件效率低于mmap方式，只能是BIO方式传输，不能使用NIO；RocketMQ选择了第一种方式，mmap+write方式，因为有小块数据传输的需求，效果会比sendfile更好； rocketmq零拷贝原理源码解析...msync系统方法：将mmap映射的内存空间中的修改同步到文件系统中 int result = msync(a, (size_t)len, MS_SYNC); ... } rocketmq对零拷贝的使用和优化分为

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【Netty】mmap 和 sendFile 零拷贝原理

文章目录一、零拷贝简介二、传统 BIO 数据拷贝分析 ( 4拷贝 4切换 ) 三、 mmap 内存映射 ( 3拷贝 4切换 ) 四、 sendFile 函数 ( Linux 2.1 优化 )...( 3拷贝2切换 ) 五、 sendFile 函数 ( Linux 2.4 优化 ) ( 2拷贝 2切换 ) 一、零拷贝简介零拷贝作用 : 在网络编程中 , 如果要进行性能优化 , 肯定要涉及到零拷贝..., 使用零拷贝能极大的提升数据传输性能 ; 零拷贝类型 : mmap ( 内存映射 ) 和 sendFile; 数据角度分析 : 在零拷贝机制中 , 整个数据在内存中只有一份数据 , 非零拷贝机制中..., 内核缓冲区 , 用户缓冲区 , Socket 缓冲区 , 各有一份数据 ; 零拷贝指的是没有 CPU 拷贝 , 都是 DMA ( 直接内存访问 ) 拷贝 ; 零拷贝性能优势 : 没有复制数据带来的内存开销..., 没有 CPU 拷贝 , 直接节省了大量 CPU 计算资源 ; 二、传统 BIO 数据拷贝分析 ( 4拷贝 4切换 ) 传统 BIO 数据拷贝代码示例 : package kim.hsl.nio.zerocopy

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nio和零拷贝_零拷贝

当然磁盘到内核空间属于DMA拷贝（DMA即直接内存存取，原理是外部设备不通过CPU而直接与系统内存交换数据）。...而内核空间到用户空间则需要CPU的参与进行拷贝，既然需要CPU参与，也就涉及到了内核态和用户态的相互切换，如下图： NIO的零拷贝零拷贝的数据拷贝如下图：内核态与用户态切换如下图：改进的地方...但这还没有达到我们零拷贝的目标。如果底层NIC（网络接口卡）支持gather操作，我们能进一步减少内核中的数据拷贝。...这种方式不但减少多次的上下文切换，同时消除了需要CPU参与的重复的数据拷贝。用户这边的使用方式不变，而内部已经有了质的改变： NIO的零拷贝由transferTo()方法实现。...NIO的直接内存首先，它的作用位置处于传统IO（BIO）与零拷贝之间，为何这么说？

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使用了零拷贝技术的Kafka，当然很快

零拷贝并不是真的就没有拷贝了，它是去掉了用户空间与内核空间的来回拷贝。对于用户空间来讲，我并没有拷贝，所以相对的来说就是零拷贝。...哪些地方用到了零拷贝技术说了这么多，你可能会觉得我说的太理论，太抽象。这个技术实际哪里有用到呢？ Kafka Kafka之所以支持高吞吐量的文件传输很大一个原因就是使用了零拷贝。...Netty Netty中也使用了零拷贝技术，不过这里的零拷贝技术是基于用户层面的。...Java NIO 中的零拷贝 - MappedByteBuffer MappedByteBuffer 是 NIO 基于内存映射 (mmap) 这种零拷贝方式的提供的一种实现，它继承自 ByteBuffer...零拷贝机制在Spark Core中主要就被用来优化Shuffle过程中的溢写逻辑。由于Shuffle过程涉及大量的数据交换，因此效率当然是越高越好。

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Kafka “高吞吐” 之顺序访问与零拷贝

Kafka高吞吐的另一个依赖因素是磁盘的高速读写、sendFile 的零拷贝，顺序访问避免了磁盘IO速度缓慢的问题。而零拷贝直接降低了网络IO的代价。...下面就详细的来看看关于操作系统层面上顺序读写&速随机读写的一点现状、所谓的零拷贝技术。...sendFile，其实就是原本一份数据的IO是需要经过多次copy操作&内核态与用户态的上下文切换，读内核态缓存到应用程序缓存在从应用程序缓存到Socket缓存完成具体的IO操作，而sendFile系统调用零拷贝就是避免了上下文切换带来的...（Kafka 1版本使用的是Scala，2版本开始就是使用Java 了这两者都是在JVM上执行的，本质.class 文件解析执行阶段其实是一致的）无零拷贝的过程：硬盘 -> 内核buffer -> 用户...image.png 当使用sendfile零拷贝时：硬盘 -> 内核 -> TCP协议栈 ? image.png 这就避免了内存切换之间的数据拷贝问题，相应的效率也就上升了，具体过程差不多就是这样。

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Kafka是如何利用零拷贝提高性能的

Kafka 在执行消息的写入和读取这么快的原因，其中的一个原因是零拷贝（Zero-copy）技术，下面我们来了解一下这么高效的原因。...DMA 在介绍零拷贝之前，我们先来看一个技术名词DMA（Direct Memory Access 直接内存访问）。...零拷贝对于常见的零拷贝，我们下面主要介绍一下mmap 和 sendfile 两种方式。下面的介绍我们基于磁盘文件拷贝的方式去讲解。...零拷贝的Java实现 JDK 中的 FileChannel 提供了外部 channel 交互的传输方法。...从上面测试结果可以看出，mmap 和 sendfile 的方式要远远优于传统的文件拷贝。

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Linux零拷贝和Netty零拷贝

其原理就是在内核空间 Read BUffer 和 Socket Buffer 不做数据复制，而是将 Read Buffer 的内存地址、偏移量记录到相应的 Socket Buffer 中，这样就不需要复制...Linux 零拷贝的实际应用 Kafka kafka 文件传输中用到了 Java NIO 库中的 transferTo： long transferFrom(FileChannel fileChannel...Nginx Nginx 也支持零拷贝技术，一般默认是开启零拷贝技术，这样有利于提高文件传输的效率，是否开启零拷贝技术的配置如下： http { ......Netty中的零拷贝 OS层面的零拷贝主要避免在用户态(User-space)和内核态(Kernel-space)之间来回拷贝数据。...零拷贝的理解深入Linux IO原理和几种零拷贝

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Linux零拷贝和Netty零拷贝

，write()返回零拷贝实现方式在Linux中零拷贝的实现方式主要有: 用户态直接 I/O、减少数据拷贝次数以及写时复制技术。...减少数据拷贝次数：在数据传输过程中，避免数据在用户空间缓冲区和系统内核空间缓冲区之间的CPU拷贝，以及数据在系统内核空间内的CPU拷贝，这也是当前主流零拷贝技术的实现思路。...Netty中的零拷贝 OS层面的零拷贝主要避免在用户态(User-space)和内核态(Kernel-space)之间来回拷贝数据。..., header 和 body 对象在内部其实是共享了 byteBuf 存储空间的不同部分而已通过 FileRegion 实现零拷贝 Netty 中使用 FileRegion 实现文件传输的零拷贝,...零拷贝的理解深入Linux IO原理和几种零拷贝

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零拷贝

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。...总结所谓的【零拷贝】，并不是真正无拷贝，而是在不会拷贝重复数据到 jvm 内存中，零拷贝的优点有：更少的用户态与内核态的切换不利用 cpu 计算（只要涉及到内存之间的 copy 都要用 CPU），...减少 cpu 缓存伪共享（因为零拷贝会使用 DMA 进行数据的 copy，根本没有放入内存，所以 cpu 无法参与计算）零拷贝适合小文件传输（文件较大会把内核缓冲区占满，https://www.cnblogs.com...同样 Kafka 中存在大量的网络数据持久化到磁盘和磁盘文件通过网络发送的过程，Kafka使用了 Sendfile 零拷贝方式。...中的零拷贝技术到底有多牛?

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零拷贝

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。...这里简单提一嘴，关于零拷贝提供了两种方式分别是： mmap+write Sendfile 1.2 [虚拟内存 & CPU是通过寻址来访问内存的。...总结所谓的【零拷贝】，并不是真正无拷贝，而是在不会拷贝重复数据到 jvm 内存中，零拷贝的优点有：更少的用户态与内核态的切换不利用 cpu 计算（只要涉及到内存之间的 copy 都要用 CPU），...减少 cpu 缓存伪共享（因为零拷贝会使用 DMA 进行数据的 copy，根本没有放入内存，所以 cpu 无法参与计算）四、其他零拷贝 4.1 Netty Netty 中的 Zero-copy 与上面我们所提到到...（组合）和 Slice（拆分）两种 Buffer 来实现零拷贝（减少数据组合时的 copy）。

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Kafka 中所谓的 ‘零拷贝’ 技术到底是什么？

文章收录地址：Java-Bang 专注于系统架构、高可用、高性能、高并发类技术分享 kafka.jpeg 除了消息顺序追加、页缓存等技术，Kafka 还使用零拷贝技术来进一步提升性能。...所谓的零拷贝是指将数据直接从磁盘文件复制到网卡设备中，而不需要经由应用程序之手。零拷贝大大提高了应用程序的性能，减少了内核和用户模式之间的上下文切换。...对 Linux 操作系统而言，零拷贝技术依赖于底层的 sendfile() 方法实现。...如果采用了零拷贝技术，那么应用程序可以直接请求内核把磁盘中的数据传输给 Socket，如下图所示。...零拷贝是针对内核模式而言的，数据在内核模式下实现了零拷贝。要掌握Kafka的核心实现原理，不仅仅只是Kafka的日志格式、日志索引、日志清理等方面的内容，也包含底层物理存储相关的知识点。

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图解Kafka的零拷贝技术到底有多牛？

在上一文中“图解Kafka消息是被怎么存储的？”，我们了解了Kafka内部是如何存储数据的，其中我们提到了Kafka之所以那么快的另外一个原因就是零拷贝（zero-copy）技术。...本文我们就来了解Kafka中使用的零拷贝技术为什么那么快。...零拷贝回到本文中的文件传输，有了DMA后，就可以实现绝对的零拷贝了，因为网卡是直接去访问系统主内存的。如下图： ?...传统方式与零拷贝性能对比 ? 可以看出速度快出至少三倍多。Kafka在文件传输的过程中正是使用了零拷贝技术对文件进行拷贝。建议以后多用FileChannel的transferTo吧。...零拷贝技术减少了用户态与内核态之间的切换，让拷贝次数降到最低，从而实现高性能。 Kafka使用零拷贝技术来进行文件的传输。

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