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sendfile:Linux中的”零拷贝”

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。如今几乎每个人都听说过Linux中所谓的”零拷贝”特性，然而我经常碰到没有充分理解这个问题的人们。...什么是”零拷贝” 为了更好的理解问题的解决法，我们首先需要理解问题本身。首先我们以一个网络服务守护进程为例，考虑它在将存储在文件中的信息通过网络传送给客户这样的简单过程中，所涉及的操作。...在内核版本2.4中，socket缓冲区描述符结构发生了改动，以适应聚合操作的要求——这就是Linux中所谓的”零拷贝“。这种方式不仅减少了多个上下文切换，而且消除了数据冗余。...这给希望在网络传输代码中利用”零拷贝”的开发者带来了问题。这些实现差异中的一点在于Linux提供的sendfile，是定义为用于两个文件描述符之间和文件到socket之间的传输接口。...Solaris和HP-UX 中的sendfile系统调用包含额外的参数，用于消除为待传输数据添加头部的开销。展望 Linux中“零拷贝”的实现还远未结束，并很可能在不久的未来发生变化。

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Linux零拷贝和Netty零拷贝

零拷贝实现方式在Linux中零拷贝的实现方式主要有: mmap + write、sendfile、splice mmap+write(内存映射) mmap 是 Linux 提供的一种内存映射文件方法，...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 { ......sendfile on ... } 大文件传输场景分析在大文件传输的场景下，零拷贝技术并不是最优选择；因为在零拷贝的任何一种实现中，都会有「DMA 将数据从磁盘拷贝到内核缓存区——Page Cache...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

控制器把数据从socket缓冲区拷贝到网卡，上下文从内核态切换回用户态，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。...传统零拷贝总结由于CPU和IO速度的差异问题，产生了DMA技术，通过DMA搬运来减少CPU的等待时间。...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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有必要了解一下Linux中零拷贝原理 | NIO零拷贝技术实践

从描述中已经了解到零拷贝技术给我们带来的好处： 1、节省了 CPU 周期，空出的 CPU 可以完成更多其他的任务 2、减少了内存区域之间数据拷贝，节省内存带宽 3、减少用户态和内核态之间数据拷贝，提升数据传输效率...4、应用零拷贝技术，减少用户态和内核态之间的上下文切换传统 IO 数据拷贝原理在正式分析零拷贝机制原理之前，我们先来看下传统 IO 在数据拷贝的基本原理，从数据拷贝 (I/O 拷贝) 的次数以及上下文切换的次数进行对比分析...mmap 数据零拷贝原理如果需要对数据做操作，Linux 提供了mmap 零拷贝来实现。...Java IO 与 NIO 实战案例分析下面我们通过代码示例来对比下传统 IO 与使用了零拷贝技术的 NIO 之间的差异。...会使用相关的零拷贝技术来实现数据的传输。

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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。...通过上图可以看到，零拷贝技术只用将磁盘文件的数据复制到页面缓存中一次，然后将数据从页面缓存直接发送到网络中（发送给不同的订阅者时，都可以使用同一个页面缓存），避免了重复复制操作。...五、JAVA零拷贝的实现 Java的零拷贝由 FileChannel.transferTo() 方法实现。

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MySQL的零拷贝技术

Cache是为了提高读取速度，将经常或马上需要的数据预读到缓存中，写进Cache的数据是为了其他设备从中去读取。从软件这一层来说，Buffer是块设备的缓冲，Cache是文件系统的缓存。...以Linux为例，Buffer(Buffer Cache)以块形式缓冲了块设备的操作，定时或手动的同步到硬盘，它是为了缓冲写操作然后一次性将很多改动写入硬盘，避免频繁写硬盘，提高写入效率。...MySQL 缓冲区设计MySQL 的缓冲区设计如下图所示：图片Figure1.MySQL 的缓冲区设计如上图所示，MySQL 在不同层次使用了与缓存机制不同的配套技术。...，提供了最可靠的事务性保证；0：日志每间隔 1 秒刷新到磁盘上，这意味着在缓存中还没有来得及刷新到磁盘上的数据在宕机时会丢失；2：日志在事务提交后以及每间隔 1 秒刷新到磁盘上，这意味着在缓存中还没有来得及刷新到磁盘上的数据在宕机时会丢失...注意事项：使用 Page Cache 机制的数据刷盘机制，即使基于同步策略，即每次写操作都要求数据直接落盘，但在数据落盘之前，数据总是先要写于 Page Cache 中，再将 Page Cache 中的具体

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零拷贝技术_基因单拷贝

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。零拷贝技术概述零拷贝技术指在计算机执行操作时，CPU不需要先将数据从一个内存区域复制到另一个内存区域，从而可以减少上下文切换以及CPU的拷贝时间。...实现零拷贝用到的主要技术是DMA数据传输技术和内存区域映射技术零拷贝机制可以减少数据在内核缓冲区和用户进程缓冲区之间反复的I/O拷贝操作零拷贝机制可以减少用户进程地址空间之间因为上下文切换而带来的CPU...零拷贝方式（前面铺垫一大堆，终于是到重点了）零拷贝技术主要有三个实现思路：用户态直接I/O，减少数据拷贝次数以及写时复制技术用户态直接I/O：应用程序可以直接访问硬件存储，操作系统内核只是辅助数据传输...直接I/O不存在内核空间缓冲区和用户空间缓冲区之间的数据拷贝减少数据拷贝次数：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，这也是当前的主流零拷贝技术的实现思路...，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

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Netty 零拷贝技术

Netty 实现高性能的另一个高阶特性——零拷贝。零拷贝是一个耳熟能详的词语，在 Linux、Kafka、RocketMQ 等知名的产品中都有使用，通常用于提升 I/O 性能。...而且零拷贝也是面试过程中的高频问题，那么你知道零拷贝体现在哪些地方吗？Netty 的零拷贝技术又是如何实现的呢？接下来我们就针对 Netty 零拷贝特性进行详细地分析。...传统 Linux 中的零拷贝技术在介绍 Netty 零拷贝特性之前，我们有必要学习下传统 Linux 中零拷贝的工作原理。...我们模拟一个场景，从文件中读取数据，然后将数据传输到网络上，那么传统的数据拷贝过程会分为哪几个阶段呢？具体如下图所示。 ?...DMA 引擎从文件中读取数据，并存储到内核态缓冲区，这里是第一次数据拷贝。 2、请求的数据从内核态缓冲区拷贝到用户态缓冲区，然后返回

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零拷贝技术简介

在数据处理和传输过程中，拷贝操作是必不可少的。然而，随着数据量的不断增长，拷贝操作的开销和资源消耗也变得越来越大。为了解决这个问题，零拷贝技术应运而生。...本文将详细介绍零拷贝技术的原理、实现方式和优势。一、零拷贝技术的原理零拷贝技术是指在不需将数据从源地址复制到目标地址的情况下，完成数据的传输和处理。...在传统的文件传输过程中，数据需要经过多次复制和上下文切换，这会消耗大量的CPU和内存资源。而零拷贝技术通过避免数据的复制操作，减少了资源的消耗，提高了数据传输的效率。...零拷贝（Zero-Copy）：零拷贝技术是一种更为高效的数据传输方式。它允许应用程序在不进行数据复制的情况下，直接将数据传输到网络或磁盘中。...三、零拷贝技术的优势零拷贝技术具有以下优势： 1.提高性能：零拷贝技术避免了数据的多次复制和上下文切换，从而提高了数据传输的性能。 2.节省资源：减少了CPU和内存的占用，降低了系统的资源消耗。

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面试题：如何理解 Linux 的零拷贝技术？

本文讲解 Linux 的零拷贝技术，云计算是一门很庞大的技术学科，融合了很多技术，Linux 算是比较基础的技术，所以，学好 Linux 对于云计算的学习会有比较大的帮助。...本文借鉴并总结了几种比较常见的 Linux 下的零拷贝技术，相关的引用链接见文后，大家如果觉得本文总结得太抽象，可以转到链接看详细解释。...什么是零拷贝零拷贝就是这个问题的一个解决方案，通过尽量避免拷贝操作来缓解 CPU 的压力。Linux 下常见的零拷贝技术可以分为两大类：一是针对特定场景，去掉不必要的拷贝；二是去优化整个拷贝的过程。...由此看来，零拷贝并没有真正做到“0”拷贝，它更多是一种思想，很多的零拷贝技术都是基于这个思想去做的优化。 ?...零拷贝的几种方法原始数据拷贝操作在介绍之前，先看看 Linux 原始的数据拷贝操作是怎样的。

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百万并发「零拷贝」技术系列之Linux实现

上一篇推文《百万并发「零拷贝」技术系列之初探门径》中的示例告诉我们：传统的I/O操作读取文件并通过Socket发送，需要经过4次上下文切换、2次CPU数据拷贝和2次DMA控制器数据拷贝，如下图 ?...从中也可以看得出提高性能可以从减少数据拷贝和上下文切换的次数着手，在Linux操作系统层面上有4种实现方案：内存映射mmap、sendfile、splice、tee，这些实现中或多多少的减少数据拷贝次数或减少上下文切换次数...现实中对零拷贝的概念有广义和狭义之分，广义上是指只要减少了数据拷贝的次数就称之为零拷贝；狭义上是指真正的零拷贝，比如上例中避免2和3的CPU拷贝。...2次上下文切换，0次CPU拷贝，2次DMA拷贝，实现真正意义上的零拷贝；依然不能修改数据；但那时的sendfile有个致命的缺陷，如果你查看Sendfild手册，你会发现如下描述 ?...splice 鉴于Sendfile的缺点，在Linux2.6.17中引入了Splice，它在读缓冲区和网络操作缓冲区之间建立管道避免CPU拷贝：先将文件读入到内核缓冲区，然后再与内核网络缓冲区建立管道。

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Linux零拷贝_Linux开发教程

总结本系列文章介绍了 Linux 中的零拷贝技术，本文是其中的第一部分，介绍了零拷贝技术的基本概念，Linux 为什么需要零拷贝这种技术以及简要概述了 Linux 中都存在哪些零拷贝技术这样一些基本背景知识...我们将在本系列文章的第二部分内容中详细介绍本文提到的 Linux 中的几种零拷贝技术。...第一部分主要介绍了一些零拷贝技术的相关背景知识，简要概述了 Linux 为什么需要零拷贝技术以及 Linux 中都有哪几种零拷贝技术。...总结本系列文章介绍了 Linux 中的零拷贝技术，本文是其中的第二部分。...针对 Linux 操作系统平台提出并实现了很多种零拷贝技术，但是并不是所有这些零拷贝技术都被广泛应用于现实中的操作系统中的。

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零拷贝技术与 sendfile

---- 解决方案在 Linux 内核版本 2.1 中，提供了一个专门发送文件的系统调用函数 sendfile()，函数形式如下： #include ssize_t sendfile...于是，从 Linux 内核 2.4 版本开始起，对于支持网卡支持 SG-DMA 技术的情况下， sendfile() 系统调用的过程发生了点变化。...这就是所谓的零拷贝（Zero-copy）技术，因为我们没有在内存层面去拷贝数据，也就是说全程没有通过 CPU 来搬运数据，所有的数据都是通过 DMA 来进行传输的。...； PageCache 中的大文件数据，由于没有享受到缓存带来的好处，但却耗费 DMA 多拷贝到 PageCache 一次；所以，针对大文件的传输，不应该使用 PageCache，也就是说不应该使用零拷贝技术...---- 解决方案在高并发的场景下，针对大文件的传输的方式，应该使用「异步 I/O + 直接 I/O」来替代零拷贝技术。如果不是高并发的大文件IO，我选择临时起个线程。

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4、sendfile（零拷贝技术）

Linux 版本下的 sendfile 演进：Linux 提供 sendfile技术。Kafka中，transferFrom和transferTo方法。...零拷贝技术：先从用户态切换到内核态，把磁盘数据拷贝到内核缓冲区，同时从内环缓冲区拷贝一些offset和length数据到socket缓冲区，接着从内核态切换到用户态，从内核缓冲区直接把数据拷贝到网络协议引擎里去...2、第二次拷贝：调用 write 系统，数据被 CPU 从内核缓冲区拷贝到 Socket缓存区，这时，是没有上下文切换的，因为都在内核空间。...Linux 在 2.4 版本，具体如下图：Linux 在 2.4 版本中，做了一些修改，避免了从内核缓冲区拷贝到 Socket buffer 的操作，直接拷贝到协议栈，从而再一次减少了数据拷贝。...内核缓存区只会拷贝一些 offset 和 length 信息到 SocketBuffer，基本无消耗。零拷贝的目标就是省略这些无谓的copy。

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深入理解零拷贝技术

零拷贝技术什么是零拷贝技术？零拷贝技术是一个思想，指的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。...可见，零拷贝的特点是 CPU 不全程负责内存中的数据写入其他组件，CPU 仅仅起到管理的作用。但注意，零拷贝不是不进行拷贝，而是 CPU 不再全程负责数据拷贝时的搬运工作。...零拷贝技术的具体实现方式有很多，例如： sendfile mmap splice 直接 Direct I/O 不同的零拷贝技术适用于不同的应用场景，下面依次进行 sendfile、mmap、Direct...Direct I/O 的优缺点：优点： Linux 中的直接 I/O 技术省略掉缓存 I/O 技术中操作系统内核缓冲区的使用，数据直接在应用程序地址空间和磁盘之间进行传输，从而使得自缓存应用程序可以省略掉复杂的系统级别的缓存结构...Linux 的零拷贝技术有多种实现策略，但根据策略可以分为如下几种类型：减少甚至避免用户空间和内核空间之间的数据拷贝：在一些场景下，用户进程在数据传输过程中并不需要对数据进行访问和处理，那么数据在 Linux

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高效IO之零拷贝技术

高效IO之零拷贝技术这种技术是出现在 IO 操作上的， IO 操作会大量消耗 CPU 的性能，为什么说 IO 操作很容易成为性能瓶颈呢，每一个的 IO 操作都会涉及到操作系统的内核空间和用户空间的转换...流程：将需要拷贝的数据拷贝到内核空间中，于是产生了一次用户空间到内核空间的上下文切换数据读取后返回后导致上下文从内核空间切换到了用户空间（这两步完成了读操作）将读取的数据要写入到IO设备中，执行写入操作把用户空间切换到内核空间上下文中...而基于 NIO transferTo 的实现方式，在 Linux 和 Unix 上，则会使用到零拷贝技术，数据传输并不需要用户态参与，省去了上下文切换的开销和不必要的内存拷贝，进而可能提高应用拷贝性能。...注意， transferTo 不仅仅是可以用在文件拷贝中，与其类似的，例如读取磁盘文件，然后进行 Socket 发送，同样可以享受这种机制带来的性能和扩展性提高。...DMA 引擎直接把数据从内核空间复制到目标IO设备中任务完成之后，切换回来。可以理解为内核态空间与磁盘之间的数据传输，不需要再经过用户态空间，只需要2次切换、2次拷贝。

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零拷贝技术原理以及实现

,由程序地址转为物理地址映射零拷贝在上面,我们简单的了解了用户态和内核态的区别,在用户态中,所有的内存地址都是独立的虚拟地址,如果需要读取外部数据时,将由内核态的缓冲区复制一份到用户态内存中,例如下面的这个例子.../test.txt");//在fpm中执行它的流程为: 1:从硬盘中读取数据到内核态缓冲区,第一次复制拷贝 2:内核态复制数据到用户态,第二次拷贝 3:用户态获取数据之后,echo 发送数据,复制数据到内核态...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 <...2:将内核空间的内存地址以及偏移量传输到socket缓冲区中 3:socket直接从内核空间读取数据 4:将内核空间的数据通过socket复制到网卡中,第二次拷贝 sendfile只能实现文件->socket

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浅谈 Linux下的零拷贝机制

零拷贝给我们带来的好处：减少甚至完全避免不必要的CPU拷贝，从而让CPU解脱出来去执行其他的任务减少内存带宽的占用通常零拷贝技术还能够减少用户空间和操作系统内核空间之间的上下文切换 Linux...Linux 中零拷贝技术的实现方向 ① 直接 I/O：对于这种数据传输方式来说，应用程序可以直接访问硬件存储，操作系统内核只是辅助数据传输。...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。通过sendfile实现的零拷贝I/O ?...其中3次数据拷贝中包括了2次DMA拷贝和1次CPU拷贝。 FileChannel与零拷贝 FileChannel中大量使用了我们上面所提及的零拷贝技术。...Perspective Linux Programmer's Manual SENDFILE(2) Linux 中的零拷贝技术，第 1 部分 Linux 中的零拷贝技术

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一文读懂零拷贝技术

零拷贝技术是编写高性能服务器的一个关键技术，在介绍零拷贝技术前先说明一下用户空间与内核空间。用户空间通俗的说，用户空间就是运行着用户编写的应用程序的虚拟内存空间。...图2 就是数据的复制过程，首先会从文件中读取数据到内核的页缓存（page cache），然后再从页缓存中复制到用户空间的缓冲区中。...仔细观察我们可以发现，上图中的页缓存其实可以直接复制到 Socket 缓冲区，而不需要复制到用户空间缓冲区的。如图 4 所示： ? 如上图所示，不需要用户空间作为数据中转的技术叫零拷贝技术。...那么，我们可以通过哪个系统调用来实现上图中的技术呢？...总结本文主要通过 sendfile 系统调用来介绍零拷贝技术，但零拷贝技术不单只有 sendfile，如 mmap、splice 和直接I/O 等都是零拷贝技术的实现，有兴趣的可以参考 Linux

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从Linux零拷贝深入了解Linux IO

CPU，也就是说 I/O 过程需要 CPU 去执行数据拷贝的操作，因此导致了极大的系统开销，限制了操作系统有效进行数据传输操作的能力这篇文章就从文件传输场景以及零拷贝技术深究Linux I/O的发展过程...，所以数据并不需要回到用户空间中零拷贝那么零拷贝技术就应运而生了，它就是为了解决我们在上面提到的场景——跨过与用户态交互的过程，直接将数据从文件系统移动到网络接口而产生的技术零拷贝实现原理零拷贝技术实现的方式通常有...，是否开启零拷贝技术的配置如下：http {......sendfile on...}大文件传输场景零拷贝还是最优选吗在大文件传输的场景下，零拷贝技术并不是最优选择；因为在零拷贝的任何一种实现中，都会有「DMA将数据从磁盘拷贝到内核缓存区——Page Cache...因此这一类的技术还远远没有到发展成熟和广泛应用的阶段，目前大多数的实现都还处于实验阶段总结从早期的I/O到DMA，解决了阻塞CPU的问题；而为了省去I/O过程中不必要的上下文切换和数据拷贝过程，零拷贝技术就出现了所谓的零拷贝

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