零拷贝总结

零拷贝主要关注两个核心点：线程上下文切换次数、数据在内存中被拷贝的次数；

因为线程上下文切换和在内存中拷贝数据，这两种操作都很耗CPU时间，所以要提升效率，就要尽量减少这两种操作。

一、原始阶段（上图左）：

最符合直觉的方式。
整个过程公发生：2次内存数据拷贝，4次线程上下文切换。

二、MMAP + write阶段（上图右）：

在用户态和内核态间开辟了一块共享内存，从磁盘传输到内核态的数据就放在这块共享缓冲区上，用户缓冲区也可以共享地访问，省去了内核缓冲区到用户缓冲区的拷贝过程。
最后用户线程再发起内核调用write，将共享缓冲区的数据拷贝到socket缓冲区，供网卡读取。
整个过程公发生：1次内存数据拷贝，4次线程上下文切换。

三、sendfile阶段（上图左）：

用户线程发起sendfile系统调用，此过程将内存缓冲区到用户缓冲区的拷贝过程剔除；
直接将数据从内核缓冲区拷贝到socket缓冲区，然后线程再切回到用户态。

整个过程公发生：1次内存数据拷贝，2次线程上下文切换。

四、sendfile + DMA收集阶段（上图右）：

与上一阶段类似，用户线程发起sendfile系统调用，此过程也将内存缓冲区到用户缓冲区的拷贝过程剔除；
但不直接将数据从内核缓冲区拷贝到socket缓冲区，而是将数据在内核缓冲区中的地址和数据长度拷贝到socket缓冲区；
网卡读到socket缓冲区中的地址，发现数据不在socket缓冲区中，就让DMA直接去内存缓冲区中读数据。
最后线程再切回到用户态。
整个过程公发生：0次内存数据拷贝，2次线程上下文切换。

五、最后，数据从磁盘读，然后从网卡发，这种传输，涉及硬件交互；必须要在内核的控制下才能进行，所以必须要传输到内核空间，不能在硬件间直接传递。