零拷贝技术

传统I/O

传统I/O的工作方式是，数据读取和写入是从用户空间到内核空间来回复制，而内核空间的数据是通过操作系统层面的I/O接口从磁盘读取或写入。

涉及到下面两个函数：

read(file, tmp_buf, len);

write(socket, tmp_buf, len);

 

• 需要4次数据拷贝，2次CPU ，2次DMA。
• 发生4次上下文切换，因为发生2次系统调用，一次是read，一次是write

 零拷贝

 

• 通过DMA将磁盘上的数据拷贝到内核缓存区中
• 缓冲区描述符和数据长度传到socket缓冲区中，这样网卡的SG-DMA控制器就可以直接将内核缓存的数据拷贝到网卡的缓存区中。此过程不需要将数据从操作系统的内核缓存区拷贝到socket缓存区中，减少了一次数据拷贝

此过程只进行了两次数据拷贝，2次上下文切换

零拷贝：没有在内存层面去拷贝数据，也就是全程没有通过CPU来搬运数据。

• 相比传统方式，少了2次系统调用，再加上网卡支持SG-DMA技术的话，数据拷贝只需要两次，且都不需要CPU，只需要DMA
• Kafka消息队列I/O的吞吐量高的原因，也是由于零拷贝技术。