零拷贝Zero-Copy：高效数据传输的利器

深度Linux

于 2025-03-07 13:39:58 发布

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分类专栏： Linux进程管理 C/C++全栈开发文章标签： arm开发 linux 零拷贝

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要带大家走进一个神奇的技术领域 —— 零拷贝（Zero-Copy）。在数据如洪流般涌动的互联网时代，零拷贝就像是一位高效的数据魔法师，它能极大地提升系统性能，让数据传输变得前所未有的顺畅。想知道它是如何施展魔法的吗？那就跟我一起深入探索零拷贝的奇妙世界吧！

一、零拷贝的概念

1.1概述

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。

零拷贝字面上的意思包括两个，“零”和“拷贝”：

“拷贝”：就是指数据从一个存储区域转移到另一个存储区域。
“零” ：表示次数为0，它表示拷贝数据的次数为0。

零拷贝指在进行数据 IO 时，数据在用户态下经历了零次 CPU 拷贝，并非不拷贝数据。通过减少数据传输过程中内核缓冲区和用户进程缓冲区间不必要的CPU数据拷贝与用户态和内核态的上下文切换次数，降低 CPU 在这两方面的开销，释放 CPU 执行其他任务，更有效的利用系统资源，提高传输效率，同时还减少了内存的占用，也提升应用程序的性能。

由于零拷贝在内核空间中完成所有的内存拷贝，可以最大化使用 socket 缓冲区的可用空间，从而提高了一次系统调用中处理的数据量，进一步降低了上下文切换次数。零拷贝技术基于 PageCache，而 PageCache 缓存了最近访问过的数据，提升了访问缓存数据的性能，同时，为了解决机械磁盘寻址慢的问题，它还协助 IO 调度算法实现了 IO 合并与预读（这也是顺序读比随机读性能好的原因），这进一步提升了零拷贝的性能。

1.2工作原理

操作系统某些组件（例如驱动程序、文件系统和网络协议栈）若采用零复制技术，则能极大地增强了特定应用程序的性能，并更有效地利用系统资源。通过使CPU得以完成其他而非将机器中的数据复制到另一处的任务，性能也得到了增强。另外，零复制操作减少了在用户空间与内核空间之间切换模式的次数。

举例来说，如果要读取一个文件并通过网络发送它，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。

零复制协议对于网络链路容量接近或超过CPU处理能力的高速网络尤为重要。在这种网络下，CPU几乎将所有时间都花在复制要传送的数据上，因此将成为使通信速率低于链路容量的瓶颈。

(1)内核空间&用户空间

我们电脑上跑着的应用程序，其实是需要经过操作系统，才能做一些特殊操作，如磁盘文件读写、内存的读写等等。因为这些都是比较危险的操作，不可以由应用程序乱来，只能交给底层操作系统来。

因此，操作系统为每个进程都分配了内存空间，一部分是用户空间，一部分是内核空间。内核空间是操作系统内核访问的区域，是受保护的内存空间，而用户空间是用户应用程序访问的内存区域。以32位操作系统为例，它会为每一个进程都分配了4G(2的32次方)的内存空间。

内核空间：主要提供进程调度、内存分配、连接硬件资源等功能
用户空间：提供给各个程序进程的空间，它不具有访问内核空间资源的权限，如果应用程序需要使用到内核空间的资源，则需要通过系统调用来完成。进程从用户空间切换到内核空间，完成相关操作后，再从内核空间切换回用户空间。

(2)用户态&内核态

如果进程运行于内核空间，被称为进程的内核态
如果进程运行于用户空间，被称为进程的用户态。

(3)上下文切换

什么是CPU上下文？

CPU 寄存器，是CPU内置的容量小、但速度极快的内存。而程序计数器，则是用来存储 CPU 正在执行的指令位置、或者即将执行的下一条指令位置。它们都是 CPU 在运行任何任务前，必须的依赖环境，因此叫做CPU上下文。

什么是CPU上下文切换？

它是指，先把前一个任务的CPU上下文（也就是CPU寄存器和程序计数器）保存起来，然后加载新任务的上下文到这些寄存器和程序计数器，最后再跳转到程序计数器所指的新位置，运行新任务。

一般我们说的上下文切换，就是指内核（操作系统的核心）在CPU上对进程或者线程进行切换。进程从用户态到内核态的转变，需要通过系统调用来完成。系统调用的过程，会发生CPU上下文的切换。

CPU 寄存器里原来用户态的指令位置，需要先保存起来。接着，为了执行内核态代码，CPU 寄存器需要更新为内核态指令的新位置。最后才是跳转到内核态运行内核任务。

(4)虚拟内存

现代操作系统使用虚拟内存，即虚拟地址取代物理地址，使用虚拟内存可以有2个好处：

虚拟内存空间可以远远大于物理内存空间
多个虚拟内存可以指向同一个物理地址

正是多个虚拟内存可以指向同一个物理地址，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：

(5)DMA技术

DMA，英文全称是Direct Memory Access，即直接内存访问。DMA本质上是一块主板上独立的芯片，允许外设设备和内存存储器之间直接进行IO数据传输，其过程不需要CPU的参与。

我们一起来看下IO流程，DMA帮忙做了什么事情

用户应用进程调用read函数，向操作系统发起IO调用，进入阻塞状态，等待数据返回。
CPU收到指令后，对DMA控制器发起指令调度。
DMA收到IO请求后，将请求发送给磁盘；
磁盘将数据放入磁盘控制缓冲区，并通知DMA
DMA将数据从磁盘控制器缓冲区拷贝到内核缓冲区。
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。
用户应用进程由内核态切换回用户态，解除阻塞状态

可以发现，DMA做的事情很清晰啦，它主要就是帮忙CPU转发一下IO请求，以及拷贝数据。为什么需要它的？

主要就是效率，它帮忙CPU做事情，这时候，CPU就可以闲下来去做别的事情，提高了CPU的利用效率。大白话解释就是，CPU老哥太忙太累啦，所以他找了个小弟（名叫DMA），替他完成一部分的拷贝工作，这样CPU老哥就能着手去做其他事情。

二、零拷贝技术详解

2.1传统 I/O 与零拷贝对比

(1)传统的IO流程，包括read和write的过程

read：把数据从磁盘读取到内核缓冲区，再拷贝到用户缓冲区
write：先把数据写入到socket缓冲区，最后写入网卡设备。

用户应用进程调用read函数，向操作系统发起IO调用，上下文从用户态转为内核态（切换1）
DMA控制器把数据从磁盘中，读取到内核缓冲区。
CPU把内核缓冲区数据，拷贝到用户应用缓冲区，上下文从内核态转为用户态（切换2），read函数返回
用户应用进程通过write函数，发起IO调用，上下文从用户态转为内核态（切换3）
CPU将用户缓冲区中的数据，拷贝到socket缓冲区
DMA控制器把数据从socket缓冲区，拷贝到网卡设备，上下文从内核态切换回用户态（切换4），write函数返回

从流程图可以看出，传统IO的读写流程，包括了4次上下文切换（4次用户态和内核态的切换），4次数据拷贝（两次CPU拷贝以及两次的DMA拷贝)。

(2)零拷贝

用户态直接I/O: 应用程序直接访问硬件存储，操作系统只是辅助数据传输，这种方式依旧存在上下文切换，只不过硬件的数据不经过内核缓冲区。因此直接IO不存在内核空间到用户空间的CPU拷贝。如下图：

减少拷贝次数：在数据传输过程中，避免数据在用户空间和内核空间的CPU拷贝，以及数据在内核空间的CPU拷贝。这时当前主流的零拷贝技术的实现思路。
写时复制技术：写时复制技术，是当多个进程读取一块数据的时候，不需要拷贝操作，当某个进程要修改数据，那么需要拷贝到自己的进程空间中。

用户通过直接IO使用用户态的库函数直接访问硬件设备。数据跨过内核传输。如果内核极大提高性能，用户态直接IO只能适用于不需要内核缓冲区的应用程序，这写应用程序通常在进程地址空间有自己的数据缓冲机制，称为自缓存应用程序。如数据库管理系统。其次，这种零拷贝机制会直接操作磁盘I/O，由于CPU和磁盘I/O之间的执行时间差距，会造成大量资源浪费，解决方案是配合异步IO。

传统 I/O 方式在进行数据传输时，需要经过多次数据拷贝和上下文切换，代价较大。例如，传统 IO 读取数据并通过网络发送的流程中，read () 调用导致上下文从用户态切换到内核态，内核通过 DMA 引擎将数据从文件读取到内核空间的缓冲区，再从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区，read () 方法返回又导致上下文从内核态切换到用户态；send () 调用同样会引起上下文切换，且数据需要从用户空间重新拷贝到内核空间缓冲区，最后通过 DMA 引擎将数据从内核缓冲区传输到协议引擎缓冲区。传统 IO 方式，一共在用户态空间与内核态空间之间发生了 4 次上下文的切换，4 次数据的拷贝过程，其中包括 2 次 DMA 拷贝和 2 次 I/O 拷贝。

而零拷贝技术则致力于减少这些拷贝次数和上下文切换。比如使用 MMap 可以把 IO 执行流程优化为只需要三次拷贝和四次上下文切换，从而提升程序整体的执行效率，并且节省了程序的内存空间。在 Linux 操作系统中 sendFile () 是一个系统调用函数，用于高效地将文件数据从内核空间直接传输到网络套接字上，实现零拷贝技术，减少 CPU 上下文切换以及内存复制操作，提高文件传输性能。零拷贝技术可以减少数据拷贝和共享总线操作的次数，消除传输数据在存储器之间不必要的中间拷贝次数，有效地提高数据传输效率。

无论是传统的IO拷贝方式还是引入了零拷贝，2次DMA Copy都是少不了的，因为两次DMA都是依赖硬件完成的，下面从CPU拷贝次数，DMA拷贝次数，以及系统调用几个方面总结上述io拷贝的差别：

2.2零拷贝的实现方式

零拷贝并不是没有拷贝数据，而是减少用户态/内核态的切换次数以及CPU拷贝的次数。零拷贝实现有多种方式，分别是：

⑴mmap+write实现的零拷贝

前面介绍了虚拟内存，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，从而减少数据拷贝次数！mmap就是用了虚拟内存这个特点，它将内核中的读缓冲区与用户空间的缓冲区进行映射，所有的IO都在内核中完成。mmap+write实现的零拷贝流程如下：

用户进程通过mmap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利用DMA控制器，把数据从硬盘中拷贝到内核缓冲区。
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。
CPU利用DMA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调用返回。
可以发现，mmap+write实现的零拷贝，I/O发生了4次用户空间与内核空间的上下文切换，以及3次数据拷贝。其中3次数据拷贝中，包括了2次DMA拷贝和1次CPU拷贝。

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。

(2)sendfile实现的零拷贝

sendfile是Linux2.1内核版本后引入的一个系统调用函数sendfile表示在两个文件描述符之间传输数据，它是在操作系统内核中操作的，避免了数据从内核缓冲区和用户缓冲区之间的拷贝操作，因此可以使用它来实现零拷贝。

sendfile实现的零拷贝流程如下：

用户进程发起sendfile系统调用，上下文（切换1）从用户态转向内核态
DMA控制器，把数据从硬盘中拷贝到内核缓冲区。
CPU将读缓冲区中数据拷贝到socket缓冲区
DMA控制器，异步把数据从socket缓冲区拷贝到网卡，
上下文（切换2）从内核态切换回用户态，sendfile调用返回。

可以发现，sendfile实现的零拷贝，I/O发生了2次用户空间与内核空间的上下文切换，以及3次数据拷贝。其中3次数据拷贝中，包括了2次DMA拷贝和1次CPU拷贝。那能不能把CPU拷贝的次数减少到0次呢？有的，即带有DMA收集拷贝功能的sendfile！

(3)sendfile+DMA scatter/gather实现的零拷贝

linux 2.4版本之后，对sendfile做了优化升级，引入SG-DMA技术，其实就是对DMA拷贝加入了scatter/gather操作，它可以直接从内核空间缓冲区中将数据读取到网卡。使用这个特点搞零拷贝，即还可以多省去一次CPU拷贝。sendfile+DMA scatter/gather实现的零拷贝流程如下：

用户进程发起sendfile系统调用，上下文（切换1）从用户态转向内核态
DMA控制器，把数据从硬盘中拷贝到内核缓冲区。
CPU把内核缓冲区中的文件描述符信息（包括内核缓冲区的内存地址和偏移量）发送到socket缓冲区
DMA控制器根据文件描述符信息，直接把数据从内核缓冲区拷贝到网卡
上下文（切换2）从内核态切换回用户态，sendfile调用返回。

可以发现，sendfile+DMA scatter/gather实现的零拷贝，I/O发生了2次用户空间与内核空间的上下文切换，以及2次数据拷贝。其中2次数据拷贝都是包DMA拷贝。这就是真正的零拷贝（Zero-copy) 技术，全程都没有通过CPU来搬运数据，所有的数据都是通过DMA来进行传输的。

(4)splice方式

splice系统调用是Linux 在 2.6 版本引入的，其不需要硬件支持，并且不再限定于socket上，实现两个普通文件之间的数据零拷贝，splice系统调用可以在内核缓冲区和socket缓冲区之间建立管道来传输数据，避免了两者之间的 CPU 拷贝操作。

splice也有一些局限，它的两个文件描述符参数中有一个必须是管道设备。

三、零拷贝的优势体现

⑴显著提高性能

减少 CPU 占用率：在传统 I/O 操作中，数据需要在不同的缓冲区之间多次拷贝，这会使 CPU 频繁参与数据搬运工作。例如，从磁盘读取文件发送到网络的过程中，数据要从磁盘缓冲区拷贝到内核缓冲区，再到用户缓冲区，最后到网络缓冲区，每次拷贝都需要 CPU 调度。而零拷贝技术减少了这些中间的拷贝环节，使 CPU 能从繁琐的数据搬运任务中解脱出来，从而将更多的资源用于处理业务逻辑等其他重要事务。

降低系统调用次数：传统 I/O 在数据传输过程中会涉及大量的系统调用，每次系统调用都伴随着用户态和内核态之间的上下文切换。上下文切换是一个相对耗时的操作，会消耗 CPU 时间。零拷贝技术通过优化数据传输路径，减少了这种不必要的系统调用次数，进而提高了系统的整体性能。

⑵提升内存带宽利用率

避免重复数据占用内存带宽：传统 I/O 的多次拷贝操作会使同一份数据在内存中反复传输，占用了宝贵的内存带宽。例如，当数据从内核缓冲区复制到用户缓冲区，再从用户缓冲区复制回内核缓冲区（如 Socket 缓冲区）时，这些重复的传输过程会消耗内存带宽。零拷贝技术避免了这些多余的拷贝，让内存带宽可以被更有效地用于其他数据的传输或处理。

优化内存数据流向：零拷贝技术能够使数据在内存中以更高效的方式流动。例如，通过直接在内核空间中完成数据从文件读取到网络发送的过程，而不经过用户空间的缓冲区，这样就避免了数据在用户空间和内核空间之间的来回穿梭，使得内存带宽得到更合理的利用。

⑶增加系统吞吐量

加快数据传输速度：由于减少了数据拷贝的次数和系统调用的开销，数据可以更快地从数据源传输到目的地。例如，在网络文件传输场景中，零拷贝技术可以让文件内容更快速地从磁盘通过网络发送出去，单位时间内能够传输的数据量增加，从而提高了系统的吞吐量。

高效处理大数据量传输：对于处理大量数据的应用场景，如大数据分析平台中的数据加载、分布式存储系统中的数据复制等，零拷贝技术的优势更加明显。它能够在不造成性能瓶颈的情况下，高效地处理大量数据的传输，确保系统能够快速地完成数据的流转。

⑷降低延迟

减少数据传输路径中的等待时间：传统 I/O 中数据的多次拷贝和系统调用导致数据在传输过程中有较多的等待时间。例如，每次在缓冲区之间拷贝数据时，数据需要等待拷贝操作完成才能进入下一个环节。零拷贝技术缩短了数据传输的路径，减少了这些等待时间，使得数据能够更快地到达目标位置，从而降低了延迟。

优化实时性要求高的应用场景：在一些对实时性要求较高的应用场景中，如实时音视频流传输、金融交易系统中的数据同步等，降低延迟至关重要。零拷贝技术能够满足这些场景对低延迟的要求，提升用户体验和系统的响应性能。

⑸提高数据安全性和系统稳定性

减少数据在内存中的暴露环节：在传统 I/O 中，数据在多个缓冲区之间的拷贝增加了数据在内存中暴露的机会，可能会增加数据被篡改或泄露的风险。零拷贝技术减少了数据在不同缓冲区之间的移动，降低了数据暴露的风险，提高了数据的安全性。

降低系统因频繁拷贝导致的故障风险：频繁的数据拷贝可能会导致系统出现一些不可预见的问题，如缓冲区溢出、数据不一致等。零拷贝技术通过简化数据传输流程，减少了这些潜在的风险，从而提高了系统的稳定性。

四、零拷贝的应用场景

⑴网络文件传输与服务器应用

Web 服务器：像 Nginx 等高性能 Web 服务器在处理大量静态文件请求时，使用零拷贝技术可以快速将文件内容发送给客户端，减少响应时间和服务器资源消耗。当用户请求一个静态文件（如图片、HTML 文件等）时，服务器可以直接将文件从磁盘读取到内核缓冲区，然后通过零拷贝技术将数据传输到网络，避免了传统方式下数据在用户空间和内核空间之间的多次拷贝。

文件下载服务：在提供大文件下载的服务中，零拷贝能够显著提高文件传输速度，降低服务器的 CPU 和内存开销。例如，一些云存储服务提供商在实现文件下载功能时，采用零拷贝技术可以让用户更快地获取到文件，同时减少服务器的资源占用，提高系统的并发处理能力。

分布式文件系统：在分布式文件系统中，节点之间需要频繁地传输大量文件数据。零拷贝技术可以优化数据传输过程，提高文件同步和数据复制的效率。比如 Hadoop 分布式文件系统中，数据节点之间的数据传输可以利用零拷贝技术减少数据拷贝次数，加快数据传输速度。

⑵数据库系统

数据备份与恢复：数据库在进行数据备份和恢复操作时，往往需要处理大量的数据。零拷贝技术可以减少数据从磁盘读取到备份介质或从备份介质恢复到磁盘时的数据拷贝次数，提高备份和恢复的速度，降低对数据库系统性能的影响。例如，在 MySQL 数据库的备份和恢复过程中，使用零拷贝技术可以加快数据的传输和处理速度。

日志处理：数据库的日志文件记录了数据库的操作记录和状态信息，对于数据库的恢复和故障排查非常重要。在处理日志文件时，零拷贝技术可以快速地将日志数据从磁盘读取到内存中进行处理，或者将处理后的日志数据快速地写入磁盘，提高日志处理的效率。

⑶消息队列系统

高性能消息传递：消息队列系统需要快速地接收、存储和转发消息。零拷贝技术可以减少消息在队列之间传输过程中的数据拷贝次数，提高消息的处理速度和系统的吞吐量。例如，Kafka、RocketMQ 等消息队列系统都采用了零拷贝技术来优化数据传输，提高系统的性能。

流式数据处理：在流式数据处理场景中，消息队列作为数据的传输管道，需要高效地处理大量的实时数据。零拷贝技术可以确保数据在消息队列系统中的快速流转，减少数据处理的延迟，满足流式数据处理对实时性的要求。

⑷虚拟化和容器化技术

虚拟机间的数据传输：在虚拟化环境中，虚拟机之间需要进行数据交换和共享。零拷贝技术可以优化虚拟机之间的数据传输过程，减少数据在宿主机和虚拟机之间的拷贝次数，提高数据传输的效率和虚拟机的性能。例如，在 VMware、KVM 等虚拟化平台中，零拷贝技术可以用于虚拟机之间的文件传输、网络通信等场景。

容器间的数据共享：容器化技术中，容器之间也需要进行数据共享和通信。零拷贝技术可以实现容器之间的数据快速共享，减少数据的拷贝和传输开销，提高容器化应用的性能和效率。例如，Docker 容器平台中，可以使用零拷贝技术来优化容器之间的数据传输和共享。

⑸视频直播与多媒体处理

视频直播平台：视频直播平台需要实时地将视频数据传输给观众，对数据传输的速度和效率要求很高。零拷贝技术可以减少视频数据在采集、编码、传输等环节中的数据拷贝次数，降低延迟，提高视频的流畅度和质量。例如，一些直播平台在采集摄像头或其他视频源的数据后，直接使用零拷贝技术将数据传输到服务器进行编码和分发，减少了数据处理的时间和资源消耗。

多媒体编辑与处理软件：在多媒体编辑和处理软件中，需要对大量的音频、视频文件进行读取、编辑和保存。零拷贝技术可以加快文件的读取和保存速度，提高软件的处理效率。例如，在视频编辑软件中，使用零拷贝技术可以快速地将视频文件读取到内存中进行编辑，然后直接将编辑后的视频数据保存到磁盘，减少了数据在内存和磁盘之间的拷贝次数。

五、java提供的零拷贝方式

5.1Java NIO对mmap的支持

Java NIO有一个MappedByteBuffer的类，可以用来实现内存映射。它的底层是调用了Linux内核的mmap的API。

public class MmapTest { public static void main(String[] args) { try {
            FileChannel readChannel = FileChannel.open(Paths.get("./jay.txt"), StandardOpenOption.READ);
            MappedByteBuffer data = readChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, 1024 * 1024 * 40);
            FileChannel writeChannel = FileChannel.open(Paths.get("./siting.txt"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE); //数据传输 writeChannel.write(data);
            readChannel.close();
            writeChannel.close();
        }catch (Exception e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}

5.2Java NIO对sendfile的支持

FileChannel的transferTo()/transferFrom()，底层就是sendfile() 系统调用函数。Kafka 这个开源项目就用到它，平时面试的时候，回答面试官为什么这么快，就可以提到零拷贝sendfile这个点。

public class SendFileTest { public static void main(String[] args) { try {
            FileChannel readChannel = FileChannel.open(Paths.get("./jay.txt"), StandardOpenOption.READ); long len = readChannel.size(); long position = readChannel.position();
            
            FileChannel writeChannel = FileChannel.open(Paths.get("./siting.txt"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE); //数据传输 readChannel.transferTo(position, len, writeChannel);
            readChannel.close();
            writeChannel.close();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}

5.3案例分析

使用 Java NIO 中的零拷贝技术的案例分析及代码实现示例，用于将一个文件从磁盘读取并通过网络发送给客户端。

传统方式的问题

在传统的文件传输方式中，当从磁盘读取文件并通过网络发送时，通常需要进行多次数据拷贝。首先，数据从磁盘读取到内核缓冲区，然后从内核缓冲区拷贝到用户空间缓冲区，接着当要通过网络发送时，又要从用户空间缓冲区拷贝到内核的 socket 缓冲区，最后从内核 socket 缓冲区发送到网络。这不仅消耗了大量的 CPU 时间和内存带宽，还增加了数据传输的延迟。

例如，在一个简单的文件服务器应用中，如果使用传统的方式处理大量的文件传输请求，服务器的 CPU 可能会因为频繁的数据拷贝而负载过高，导致响应其他请求变慢，同时也会影响文件传输的速度和效率。

零拷贝的优势

零拷贝技术可以避免这些不必要的数据拷贝操作。在 Java 中，可以使用FileChannel的transferTo方法来实现零拷贝。通过这种方式，数据可以直接从磁盘文件读取到网络通道，减少了数据在用户空间和内核空间之间的来回拷贝，从而提高了传输效率，降低了 CPU 使用率和延迟。

对于大规模文件传输场景，如视频文件分发、大文件下载服务等，零拷贝技术可以显著提高系统的性能和吞吐量，能够更快地响应客户端请求，同时减少服务器资源的消耗。

代码实现：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;

public class ZeroCopyFileServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 监听端口
        int port = 8888;
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(port));

        while (true) {
            // 等待客户端连接
            SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();

            // 打开文件并获取FileChannel
            String filePath = "your_file_path_here"; // 替换为实际文件路径
            try (FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(filePath);
                 FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel()) {

                // 使用零拷贝将文件数据传输到网络通道
                long bytesTransferred = fileChannel.transferTo(0, fileChannel.size(), socketChannel);
                System.out.println("Transferred " + bytesTransferred + " bytes.");
            }
            // 关闭连接
            socketChannel.close();
        }
    }
}