分析|零拷贝Zero-Copy技术大揭秘

1.前言

像大白这种调包侠,深知不懂底层技术点就如同空中楼阁,再这样下去面阿里p10是没希望了。

想到这里,我开始慌了,所以今天和大家一起学习个底层技术点-零拷贝Zero-Copy。

Linux系统中一切皆文件,仔细想一下Linux系统的很多活动无外乎读操作和写操作,零拷贝就是为了提高读写性能而出现的。

废话不多说,马上开大车,走起!

2. 数据拷贝基础过程

在Linux系统内部缓存和内存容量都是有限的,更多的数据都是存储在磁盘中。对于Web服务器来说,经常需要从磁盘中读取数据到内存,然后再通过网卡传输给用户:

上述数据流转只是大框,接下来看看几种模式。

2.1 仅CPU方式

  • 当应用程序需要读取磁盘数据时,调用read()从用户态陷入内核态,read()这个系统调用最终由CPU来完成;
  • CPU向磁盘发起I/O请求,磁盘收到之后开始准备数据;
  • 磁盘将数据放到磁盘缓冲区之后,向CPU发起I/O中断,报告CPU数据已经Ready了;
  • CPU收到磁盘控制器的I/O中断之后,开始拷贝数据,完成之后read()返回,再从内核态切换到用户态;
  • 2.2 CPU&DMA方式

    CPU的时间宝贵,让它做杂活就是浪费资源。

    直接内存访问(Direct Memory Access),是一种硬件设备绕开CPU独立直接访问内存的机制。所以DMA在一定程度上解放了CPU,把之前CPU的杂活让硬件直接自己做了,提高了CPU效率。

    目前支持DMA的硬件包括:网卡、声卡、显卡、磁盘控制器等。

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