零拷贝上下问切换笔记

零拷贝技术减少了CPU在数据传输中的参与,降低了上下文切换次数和内存带宽的消耗。传统方式通过read和send多次复制数据,而sendfile和mmap等方法实现了更高效的传输,如sendfile利用DMA减少CPU复制,mmap允许用户空间和内核空间共享缓冲区进行数据操作。然而,mmap可能导致更多的上下文切换。

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零拷贝

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。

传统方式下每个读/写周期都需要复制两次数据和切换两次上下文,而数据的复制都需要依靠CPU。

通过零复制技术完成相同的操作,上下文切换减少到两次,并且不需要CPU复制数据

DMA Direct Memory Access 直接内存访问

传统方式发送文件

read和send()调用
4次上下文切换,4次copy(2次cpu, 2次DMA)

零拷贝发送文件

sendfile()调用
2次上下文切换,3次copy(0次cpu, 3次DMA)

socket Buffer要求是连续的,需要收集整理

当升级硬件,使用Gather Copy DMA

Gather Copy DMA零拷贝


2次上下文切换,2次copy(0次cpu, 2次DMA)

缺点:用户不能对数据进行操作

于是,mmap被引入

mmap拷贝

user与Kernel共享Kernel buffer
中间对数据进行操作


4次上下文切换,2次copy(0次由cpu参与)*

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