DMA/Zero copy

DMA:

直接内存访问，是一种不经过CPU而直接从内存存取数据的数据交换模式。在DMA模式下，CPU只须向DMA控制器下达指令，让DMA控制器来处理数据的传送，数据传送完毕再把信息反馈给CPU，这样就很大程度上减轻了CPU资源占有率，可以大大节省系统资源

Zero copy:

From:

https://www.ibm.com/developerworks/library/j-zerocopy/

https://my.oschina.net/plucury/blog/192577

http://blog.csdn.net/jiangbo_hit/article/details/6146502

web应用向用户提供静态内容，意味着有很多data从磁盘读出之后，原封不动的通过socket传输给用户。此过程中，内核把数据从disk读出来，然后把它传输给user级的应用，然后应用再次把同样的内容再传回给处于内核级的socket，此时应用是一种低效的中间介质，用来把磁盘数据传给socket。

如果zero copy，内核直接把磁盘数据传给socket，而不通过应用程序传输，从而减少copy，减少cpu消耗，减少内核态和用户态的上下文切换开销

调用read将文件从磁盘读到buffer，然后调用write将buffer写入到socket

read(file, tmp_buf, len);
write(socket, tmp_buf, len);

read: 系统通过DMA（Direct Memory Access）将数据copy到内核模式，CPU控制将内核模式数据copy到用户模式下的 buffer中

write: 将用户模式下的buffer数据copy到内核模式下的socker buffer中，通过DMA（Direct Memory Access）将数据copy到网卡中传送

数据需要在用户态和内核态复制，浪费两次cpu复制，占用了cpu资源

sendfile函数，用于将文件通过socket传送。
sendfile(socket, file, len);
该函数通过一次系统调用完成了文件的传送，减少了原来 read/write方式的模式切换。此外更是减少了数据的copy

通过sendfile传送文件只需要一次系统调用，当调用 sendfile时：
1。首先通过DMA copy将数据从磁盘读取到kernel buffer中
2。然后通过CPU copy将数据从kernel buffer copy到sokcet buffer中
3。最终通过DMA copy将socket buffer中数据copy到网卡buffer中发送
sendfile与read/write方式相比，少了 一次模式切换一次CPU copy。但是从上述过程中也可以发现从kernel buffer中将数据copy到socket buffer是没必要的。

再升级：

改进后的处理过程如下：
1。DMA copy将磁盘数据copy到kernel buffer中
2。向socket buffer中追加当前要发送的数据在kernel buffer中的位置和偏移量
3。DMA gather copy根据socket buffer中的位置和偏移量直接将kernel buffer中的数据copy到网卡上。

CPU不需要为数据在内存之间的copy消耗资源，在计算机发送网络文件时，不需要将文件内容copy到用户空间，而是直接在内核空间中传输到网络

Java NIO中的FileChannel.transferTo()方法都实现了零拷贝的功能

Netty允许我们将多段数据合并为一整段虚拟数据供用户使用，而过程中不需要对数据进行拷贝操作