Linux零拷贝原理 前言 磁盘可以说是计算机系统最慢的硬件之一,读写速度相差内存 10 倍以上,所以针对优化磁盘的技术非常的多,比如零拷贝.直接 I/O.异步 I/O 等等,这些优化的目的就是为了提高系统的吞吐量. DMA技术 在没有DMA技术之前,IO过程是这样的: 可以看到,整个数据的传输过程,都要需要 CPU 亲自参与搬运数据的过程,而且这个过程,CPU 是不能做其他事情的.当我们用千兆网卡或者硬盘传输大量数据的时候,都用 CPU 来搬运的话,肯定忙不过来. DMA即直接内存访问(*Di…

最近一个学员去滴滴面试,在第二面的时候遇到了这个问题: "请你简单说一下Kafka的零拷贝原理" 然后那个学员努力在大脑里检索了很久,没有回答上来. 那么今天,我们基于这个问题来看看,普通人和高手是如何回答的! 普通人的回答: 零拷贝是一种减少数据拷贝的机制,能够有效提升数据的效率 高手的回答: 在…

Netty 零拷贝(一)Linux 零拷贝 本文探讨 Linux 中主要的几种零拷贝技术以及零拷贝技术适用的场景. 一.几个重要的概念 1.1 用户空间与内核空间 操作系统的核心是内核,独立于普通的应用程序,可以访问受保护的内存空间,也有访问底层硬件设备的所有权限.为了保证用户进程不能直接操作内核 (kernel),保证内核的安全,操作系统将虚拟空间划分为两部分,一部分为内核空间,一部分为用户空间. 1.2 IO 两个流程 网络 IO 的本质是 socket 的读取,socket 在 linux…

Linux零拷贝技术 .https://kknews.cc/code/2yeazxe.html   https://zhuanlan.zhihu.com/p/76640160 https://cloud.tencent.com/developer/news/406991  …

这里只是感性地认识Linux零拷贝,不涉及具体细节. 1.Linux传统的数据拷贝 用户进程是不能直接访问文件系统的,要先切换到内核态,发起系统调用,DMA把磁盘中的数据写入内核空间,内核再把数据拷贝到用户空间,用户进程才能操作这些数据. 如上把磁盘上的文件发送到网络,将会发生4次状态切换,2次cpu拷贝. 2. 2.4版本前 (1)基于mmap(可修改数据)+write 将会有4次状态切换,1次cpu拷贝. 因为内存映射总是要对齐页边界(最小单位为4kb),所以可能会造成碎片空间的浪费,一个5…

本文转载自Linux零拷贝技术 导语 本文讲解 Linux 的零拷贝技术,云计算是一门很庞大的技术学科,融合了很多技术,Linux 算是比较基础的技术,所以,学好 Linux 对于云计算的学习会有比较大的帮助. 为什么需要零拷贝 传统的 Linux 系统的标准 I/O 接口(read.write)是基于数据拷贝的,也就是数据都是 copy_to_user 或者 copy_from_user,这样做的好处是,通过中间缓存的机制,减少磁盘 I/O 的操作,但是坏处也很明显,大量数据的拷贝,用户态和内…

本文首发于我的公众号 Linux云计算网络(id: cloud_dev),专注于干货分享,号内有 10T 书籍和视频资源,后台回复 「1024」 即可领取,欢迎大家关注,二维码文末可以扫. 本文讲解 Linux 的零拷贝技术,云计算是一门很庞大的技术学科,融合了很多技术,Linux 算是比较基础的技术,所以,学好 Linux 对于云计算的学习会有比较大的帮助. 本文借鉴并总结了几种比较常见的 Linux 下的零拷贝技术,相关的引用链接见文后,大家如果觉得本文总结得太抽象,可以转到链接看详细解释.…

简介 零拷贝(zero-copy)技术可以减少数据拷贝和共享总线操作的次数,消除通信数据在存储器之间不必要的中间拷贝过程,有效地提高通信效率,是设计高速接口通道.实现高速服务器和路由器的关键技术之一.数据拷贝受制于传统的操作系统或通信协议,限制了通信性能.采用零拷贝技术,通过减少数据拷贝次数,简化协议处理的层次,在应用和网络间提供更快的数据通路,可以有效地降低通信延迟,增加网络吞吐率. 抛砖引玉 为了更好地理解问题的解决方案,我们首先需要了解问题本身. 让我们看看一个网络服务器通过网络将存储在文…

Sendfile函数说明 #include ssize_t sendfile(int out_fd, int in_fd, off_t *offset, size_t count); sendfile()是作用于数据拷贝在两个文件描述符之间的操作函数.这个拷贝操作是内核中操作的,所以称为"零拷贝".sendfile函数比起read和write函数高效得多,因为read和write是要把数据拷贝到用户应用层操作. 参数说明:out_fd 是已经打开了,用于写操作(write)的文件描述符…

前言 大白话解释,零拷贝就是没有把数据从一个存储区域拷贝到另一个存储区域.但是没有数据的复制,怎么可能实现数据的传输呢?其实我们在java NIO.netty.kafka遇到的零拷贝,并不是不复制数据,而是减少不必要的数据拷贝次数,从而提升代码性能 零拷贝的好处 内核空间和用户空间 缓冲区和虚拟内存 传统的 I/O mmap+write 实现的零拷贝 sendfile 实现的零拷贝 带有DMA收集拷贝功能的sendfile实现的零拷贝 java提供的零拷贝方式 关注公众号,一起交流 :潜行前行…

Sendfile函数说明 #include ssize_t sendfile(int out_fd, int in_fd, off_t *offset, size_t count); sendfile()是作用于数据拷贝在两个文件描述符之间的操作函数.这个拷贝操作是内核中操作的,所以称为"零拷贝".sendfile函数比起read和write函数高效得多,因为read和write是要把数据拷贝到用户应用层操作. 参数说明: out_fd 是已经打开了,用于写操作(write)的文件描述…

深入剖析Linux IO原理和几种零拷贝机制的实现 来源 https://zhuanlan.zhihu.com/p/83398714 零壹技术栈      公众号[零壹技术栈] 前言 零拷贝(Zero-copy)技术指在计算机执行操作时,CPU 不需要先将数据从一个内存区域复制到另一个内存区域,从而可以减少上下文切换以及 CPU 的拷贝时间.它的作用是在数据报从网络设备到用户程序空间传递的过程中,减少数据拷贝次数,减少系统调用,实现 CPU 的零参与,彻底消除 CPU 在这方面的负载.实现零拷贝…

一.先理解内核空间与用户空间 Linux 按照特权等级,把进程的运行空间分为内核空间和用户空间,分别对应着下图中, CPU 特权等级分为4个,Linux 使用 Ring 0 和 Ring 3. 内核空间(Ring 0)具有最高权限,可以直接访问所有资源,: 用户空间(Ring 3)只能访问受限资源,不能直接访问内存等硬件设备,必须通过系统调用陷入到内核中,才能访问这些特权资源. 上面的Ring图可以简化成: 内核从本质上看是一种软件--控制计算机的硬件资源,并提供上层应用程序运行的环境.用户态即…

转:https://blog.csdn.net/zhouhao88410234/article/details/77574689?fps=1&locationNum=9 为何要懂零拷贝原理?因为rocketmq存储核心使用的就是零拷贝原理. io读写的方式 中断 DMA 中断方式 中断方式的流程图如下: 用户进程发起数据读取请求 系统调度为该进程分配cpu cpu向io控制器(ide,scsi)发送io请求 用户进程等待io完成,让出cpu 系统调度cpu执行其他任务 数据写入至io控制器的缓冲…

一.零拷贝原理:Consumer 消费消息过程,使用了零拷贝,零拷贝包含以下两种方式: 1.使用 mmap + write 方式  (RocketMQ选择的方式:因为有小块数据传输的需求,效果会比 sendfile 更好) 优点:即使频繁调用,使用小块文件传输,效率也很高: 缺点:不能很好的利用 DMA 方式,会比 sendfile 多消耗CPU,内存安全性控制复杂,需要避免 JVM Crash 问题. 2.使用 sendfile 方式 优点:可以利用 DMA 方式,消耗 CPU 较少,大块文件…

相信大家都有过面经历,如果跟面试官聊到了操作系统,聊到了文件操作,可能会问你普通的文件读写流程,它有什么缺点,你知道有什么改进的措施.我们经常听说 零拷贝,每次可能只是背诵一些面试要点就过去了,今天我们就从文件读写说起一步一步深入零拷贝. Linux 文件系统简介 说到文件读写,为了增强代入感我们还是先回顾或者说是了解一下基本的 Linux 内核相关知识. 系统调用 操作系统的主要功能是为管理硬件资源和为应用程序开发人员提供良好的环境,但是计算机系统的各种硬件资源是有限的,因此为了保证每一个进程…

Netty 零拷贝(三)Netty 对零拷贝的改进 Netty 系列目录 (https://www.cnblogs.com/binarylei/p/10117436.html) Netty 的"零拷贝"主要体现以下几个方面: Netty 的接收和发送 ByteBuffer 采用 DIRECT BUFFERS,使用堆外直接内存进行 Socket 读写,不需要进行字节缓冲区的二次拷贝.如果使用传统的堆内存(HEAP BUFFERS)进行 Socket 读写,JVM 会将堆内存 Buffer…

Netty 零拷贝(二)NIO 对零拷贝的支持 Netty 系列目录 (https://www.cnblogs.com/binarylei/p/10117436.html) 非直接缓冲区(HeapByteBuffer):在 JVM 内存上分配一个字节数组 byte[] hb 直接缓冲区(DirectByteBuffer):保存一个指向系统内核的地址 long address 一.非直接缓冲区和直接缓冲区 (1) Buffer 分配 // 分配非直接缓冲区 public static ByteBu…

前言 上一节(堆外内存与零拷贝)当中我们从jvm堆内存的视角解释了一波零拷贝原理,但是仅仅这样还是不够的. 为了彻底搞懂零拷贝,我们趁热打铁,接着上一节来继续讲解零拷贝的底层原理. 感受一下NIO的速度 之前的章节中我们说过,Nio并不能解决网络传输的速度.但是为什么很多人却说Nio的速度比传统IO快呢? 没错,zero copy.我们先抛出一个案例,然后根据案例来讲解底层原理. 首先,我们实现一个IO的服务端接受数据,然后分别用传统IO传输方式和NIO传输方式来直观对比传输相同大小的文件所耗费…

背景-几种拷贝方式 方式1:Copying in Two Sample System Calls read(file, tmp_buf, len); write(socket, tmp_buf, len); 首先,调用read时,文件A copy到了kernel模式: 之后,CPU控制将kernel模式数据copy到user模式下: 调用write时,先将user模式下的内容copy到kernel模式下的socket的buffer中: 最后将kernel模式下的socket buffer的数据c…

技术实现 本系列由两篇文章组成,介绍了当前用于 Linux 操作系统上的几种零拷贝技术,简单描述了各种零拷贝技术的实现,以及它们的特点和适用场景.第一部分主要介绍了一些零拷贝技术的相关背景知识,简要概述了 Linux 为什么需要零拷贝技术以及 Linux 中都有哪几种零拷贝技术.本文是本系列文章的第二部分,针对第一部分内容中提到的几种零拷贝技术分别进行更详细的介绍,并对这些零拷贝技术的优缺点进行分析. 0 评论: 黄 晓晨, 软件工程师, IBM 冯 瑞, 软件工程师, IBM 2011 年 1…

Linux 中的零拷贝技术,第 2 部分 https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-zerocopy2/index.html   Linux 中的直接 I/O 如果应用程序可以直接访问网络接口存储,那么在应用程序访问数据之前存储总线就不需要被遍历,数据传输所引起的开销将会是最小的.应用程序或者运行在用户模式下的库函数可以直接访问硬件设备的存储,操作系统内核除了进行必要的虚拟存储配置工作之外,不参与数据传输过程中的其它任何事情.直接 I/O…

在谈论Kafka高性能时不得不提到零拷贝.Kafka通过采用零拷贝大大提供了应用性能,减少了内核和用户模式之间的上下文切换次数.那么什么是零拷贝,如何实现零拷贝呢? 什么是零拷贝 WIKI中对其有如下定义: "Zero-copy" describes computer operations in which the CPU does not perform the task of copying data from one memory area to another. 从WIKI的定…

本文转载自文件和零拷贝 文件概述 文件描述符 文件描述符:在Linux中,所有的文件都是通过文件描述符引用.fd是一个非负整数.按照惯例,标准输入的fd是0,标准输出的fd是1,标准错误的fd是2.分别作为STDIN_FILENO.STDOUT_FILENO.STDERR_FILENO定义在unistd中. 文件描述符的上限:fd的范围是 0 ~ OEPN_MAX-1 .OPEN_MAX一般是20或者64.这代表一个进程最多打开19或63个文件. 文件内核API 文件的打开:int open(c…

零拷贝Zero-Copy 我们先来看下它的定义: "Zero-copy" describes computer operations in which the CPU does not perform the task of copying data from one memory area to another. This is frequently used to save CPU cycles and memory bandwidth when transmitting a fi…

概述 本系列由两篇文章组成,介绍了当前用于 Linux 操作系统上的几种零拷贝技术,简单描述了各种零拷贝技术的实现,以及它们的特点和适用场景.本文是本系列文章的第一部分,主要是介绍一些零拷贝技术的相关背景知识,简要概述了 Linux 为什么需要零拷贝技术以及 Linux 中都有哪几种零拷贝技术. 1 评论: 黄 晓晨, 软件工程师, IBM 冯 瑞, 软件工程师, IBM 2011 年 1 月 27 日 内容 在 IBM Bluemix 云平台上开发并部署您的下一个应用. 现在就开始免费试用 引…

from:http://blog.csdn.net/jasonliuvip/article/details/22600569 linux网络编程九:splice函数,高效的零拷贝 最近在看<Linux高性能服务器编程>,在此做个日记,以激励自己,同时分享于有需要的朋友. 1. splice函数 #include <fcntl.h> ssize_t splice(int fd_in, loff_t *off_in, int fd_out, loff_t *off_out, size_…

参考:http://blog.csdn.net/caianye/article/details/7576198 如今几乎每个人都听说过Linux中所谓的"零拷贝"特性,然而我经常碰到没有充分理解这个问题的人们.因此,我决定写一些文章略微深入的讲述这个问题,希望能将这个有用的特性解释清楚.在本文中,将从用户空间应用程序的角度来阐述这个问题,因此有意忽略了复杂的内核实现. 什么是"零拷贝" 为了更好的理解问题的解决法,我们首先需要理解问题本身.首先我们以一个网络服务守护…

转载:https://www.jianshu.com/p/fad3339e3448 引文## 在写一个服务端程序时(Web Server或者文件服务器),文件下载是一个基本功能.这时候服务端的任务是:将服务端主机磁盘中的文件不做修改地从已连接的socket发出去,我们通常用下面的代码完成: while((n = read(diskfd, buf, BUF_SIZE)) > 0) write(sockfd, buf , n); 基本操作就是循环的从磁盘读入文件内容到缓冲区,再将缓冲区的内容发送到s…

服务器响应一个http请求的步骤 把磁盘文件读入内核缓冲区 从内核缓冲区读到内存 处理(静态资源不需处理) 发送到网卡的内核缓冲区(发送缓存) 网卡发送数据 数据从第一步中的内核缓冲区到第四步的内核缓冲区白白绕了一个圈,没有任何变化浪费了时间 而sendfile系统调用就是来解决这个问题的.sendfile省略了上面的 2.3步,磁盘文件被直接发送到了网卡的内存缓冲区,减少了数据复制和内核态切换的开销 . 如果不用sendfile,网络的传输流程 read(file, tmp_buf, len)…