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…

Netty的中零拷贝与上述零拷贝是不一样的,它并不是系统层面上的零拷贝,只是相对于ByteBuf而言的,更多的是偏向于数据操作优化这样的概念. Netty中的零拷贝: 1.CompositeByteBuf,将多个ByteBuf合并为一个逻辑上的ByteBuf,避免了各个ByteBuf之间的拷贝. 使用方式: CompositeByteBuf compositeByteBuf = Unpooled.compositeBuffer(); compositeByteBuf.addComponents(…

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…

1. Linux进程控制理论 ① 进程是一个具有一定独立功能的程序的一次运行活动(动态性.并发性.独立性.异步性). 进程的四要素: (1)有一段程序供其执行(不一定是一个进程所专有的),就像一场戏必须有自己的剧本.       (2)有自己的专用系统堆栈空间(私有财产)       (3)有进程控制块(task_struct)(“有身份证,PID”)       (4)有独立的存储空间. 缺少第四条的称为线程,如果完全没有用户空间称为内核线程,共享用户空间的称为用户线程. ② 经典进程三态:阻…

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…

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…

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…

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.为了迅速建立起零拷贝的概念,我们拿一个常用的场景进行引入: 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…

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 .为了迅速建立起零拷贝的概念,我们拿一个常用的场景进行引入: 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…

Linux 简介 UNIX 是一个交互式系统,用于同时处理多进程和多用户同时在线.为什么要说 UNIX,那是因为 Linux 是由 UNIX 发展而来的,UNIX 是由程序员设计,它的主要服务对象也是程序员.Linux 继承了 UNIX 的设计目标.从智能手机到汽车,超级计算机和家用电器,从家用台式机到企业服务器,Linux 操作系统无处不在. 大多数程序员都喜欢让系统尽量简单,优雅并具有一致性.举个例子,从最底层的角度来讲,一个文件应该只是一个字节集合.为了实现顺序存取.随机存取.按键存取.远…

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…

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…

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…

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…

splice( )函数 在两个文件描述符之间移动数据,同sendfile( )函数一样,也是零拷贝. 函数原型: #include <fcntl.h> ssize_t splice(int fdin, loff_t *offin, int fdout, loff_t *offout, size_t len, unsigned int flags); 参数意义: fdin参数:待读取数据的文件描述符. offin参数:指示从输入数据的何处开始读取,为NULL表示从当前位置.如果fdin是一个管道…

Linux 中的零拷贝技术,第 1 部分 https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-zerocopy1/index.html   引言 传统的 Linux 操作系统的标准 I/O 接口是基于数据拷贝操作的,即 I/O 操作会导致数据在操作系统内核地址空间的缓冲区和应用程序地址空间定义的缓冲区之间进行传输.这样做最大的好处是可以减少磁盘 I/O 的操作,因为如果所请求的数据已经存放在操作系统的高速缓冲存储器中,那么就不需要再进行实际的物理磁盘…

一.七层网络模型 OSI是Open System Interconnection的缩写,意为开放式系统互联.国际标准化组织(ISO)制定了OSI模型,该模型定义了不同计算机互联的标准,它是一个七层的.抽象的模型体. 1.物理层 并不是物理媒体本身,它只是开放系统中利用物理媒体实现物理连接的功能描述和执行连接的规程,建立.维护.断开物理连接,传输单位是比特(bit). 物理层的媒体包括架空明线.平衡电缆.光纤.无线信道等.通信用的互连设备指DTE(Data Terminal Equipment)和…

背景 Read the fucking source code! --By 鲁迅 A picture is worth a thousand words. --By 高尔基 说明: Kernel版本:4.14 ARM64处理器,Contex-A53,双核 使用工具:Source Insight 3.5, Visio 1. 概述 我会假设你已经看过了<Linux RCU原理剖析(一)-初窥门径> 本文将进一步去探索下RCU背后的机制. 2. 基础概念 2.1 Grace Period 继续贴出&…

为什么要异步I/O? 从用户体验角度讲,异步IO可以消除UI阻塞,快速响应资源 JavaScript是单线程的,它与UI渲染共用一个线程.所以在JavaScript执行的时候,UI渲染将处于停顿的状态,用户体验较差.而异步请求可以在下载资源的时候,JavaScript和UI渲染都同时执行,消除UI阻塞,降低响应资源需要的时间开销. 假如一个资源来自两个不同位置的数据的返回,第一个资源需要M毫秒的耗时,第二个资源需要N毫秒的耗时.当采用同步的方式,总耗时为(M+N)毫秒,代码大致如下: //耗时为…

Linux 网络编程的5种IO模型:多路复用(select/poll/epoll) 背景 我们在上一讲 Linux 网络编程的5种IO模型:阻塞IO与非阻塞IO中,对于其中的 阻塞/非阻塞IO 进行了说明. 这一讲我们来看 多路复用机制. IO复用模型 ( I/O multiplexing ) 所谓I/O多路复用机制,就是说通过一种机制,可以监视多个描述符,一旦某个描述符就绪(一般是读就绪或者写就绪),能够通知程序进行相应的读写操作.这种机制的使用需要额外的功能来配合: select.poll.…

1.  page cache linux操作系统默认情况下写都是有写缓存的,可以使用direct IO方式绕过操作系统的写缓存.当你写一串数据时,系统会开辟一块内存区域缓存这些数据,这块区域就是我们常说的page cache(操作系统的页缓存).查看系统内存常用的命令有:vmstat.free.top等. 可以使用 cat /proc/meminfo 查看详细的内存使用情况   其中的Cached为140M左右(page cache).注意其中有一个Dirty: 24KB,表示当前有24KB的数…

背景 Read the fucking source code! --By 鲁迅 A picture is worth a thousand words. --By 高尔基 说明: Kernel版本:4.14 ARM64处理器,Contex-A53,双核 使用工具:Source Insight 3.5, Visio 1. 概述 RCU, Read-Copy-Update,是Linux内核中的一种同步机制. RCU常被描述为读写锁的替代品,它的特点是读者并不需要直接与写者进行同步,读者与写者也能并…

Linux 网络编程的5种IO模型:信号驱动IO模型 背景 上一讲 Linux 网络编程的5种IO模型:多路复用(select/poll/epoll) 我们讲解了多路复用等方面的知识,以及有关例程. 这一讲我们来看 信号驱动IO 模型. 介绍 情景引入: 在信号驱动IO模型中,当用户线程发起一个IO请求操作,会给对应的socket注册一个信号函数,然后用户线程会继续执行,当内核数据就绪时会发送一个信号给用户线程,用户线程接收到信号之后,便在信号函数中调用IO读写操作来进行实际的IO请求操作.这个…

Linux 网络编程的5种IO模型:异步IO模型 资料已经整理好,但是还有未竟之业:复习多路复用epoll 阅读例程, 异步IO 函数实现 背景 上一讲< Linux 网络编程的5种IO模型:信号驱动IO模型 >我们已经介绍了信号驱动模型,以及带有BUG的例程. 前面四种IO模型实际上都属于同步IO,只有最后一种是真正的异步IO,因为无论是多路复用IO还是信号驱动模型,IO操作的第2个阶段都会引起用户线程阻塞,也就是内核进行数据拷贝的过程都会让用户线程阻塞. 这一讲我们来介绍最后一种IO模型.…

术语概念描述: IO有内存IO.网络IO和磁盘IO三种,通常我们说的IO指的是后两者. 阻塞和非阻塞,是函数/方法的实现方式,即在数据就绪之前是立刻返回还是等待. 以文件IO为例,一个IO读过程是文件数据从磁盘→内核缓冲区→用户内存的过程.同步与异步的区别主要在于数据从内核缓冲区→用户内存这个过程需不需要用户进程等待.有个数据拷贝的过程,是拷贝完再通知还是在内核缓冲区就通知.(网络IO把磁盘换做网卡即可) Linux IO模型 同步阻塞 同步非阻塞 IO复用 信号驱动 异步非阻塞 同步阻塞 去餐…

Linux进程调度原理 Linux进程调度机制 Linux进程调度的目标 1.高效性:高效意味着在相同的时间下要完成更多的任务.调度程序会被频繁的执行,所以调度程序要尽可能的高效: 2.加强交互性能:在系统相当的负载下,也要保证系统的响应时间: 3.保证公平和避免饥渴: 4.SMP调度:调度程序必须支持多处理系统: 5.软实时调度:系统必须有效的调用实时进程,但不保证一定满足其要求: Linux进程优先级 进程提供了两种优先级,一种是普通的进程优先级,第二个是实时优先级.前者适用SCHED_NO…

慢慢弄清楚..   M. Tim Jones, 顾问工程师, Emulex Corp. M. Tim Jones 是一名嵌入式软件工程师,他是 Artificial Intelligence: A Systems Approach, GNU/Linux Application Programming(现在已经是第 2 版).AI Application Programming(第 2 版)和 BSD Sockets Programming from a Multilanguage Perspec…

Linux IO Scheduler(Linux IO 调度器) 每个块设备或者块设备的分区,都对应有自身的请求队列(request_queue),而每个请求队列都可以选择一个I/O调度器来协调所递交的request.I/O调度器的基本目的是将请求按照它们对应在块设备上的扇区号进行排列,以减少磁头的移动,提高效率.每个设备的请求队列里的请求将按顺序被响应.实际上,除了这个队列,每个调度器自身都维护有不同数量的队列,用来对递交上来的request进行处理,而排在队列最前面的request将适时被移…

老李推荐:第5章3节<MonkeyRunner源码剖析>Monkey原理分析-启动运行: 启动脚本   poptest是国内唯一一家培养测试开发工程师的培训机构,以学员能胜任自动化测试,性能测试,测试工具开发等工作为目标.如果对课程感兴趣,请大家咨询qq:908821478,咨询电话010-84505200. 本节我们先看下Monkey是怎么启动起来的.在今后分析到MonkeyRunner的原理的时候我们会看到客户端是通过ADB往Android目标测试机器发送一个”monkey -port 1…

老李推荐:第5章5节<MonkeyRunner源码剖析>Monkey原理分析-启动运行: 获取系统服务引用   上一节我们描述了monkey的命令处理入口函数run是如何调用optionProcess方法来解析命令行参数的.启动参数主要时去指导Monkey时怎么运行起来的,但Monkey作为MonkeyRunner框架的一部分,更重要的是如何将从MonkeyRunner测试脚本出发的命令转化成事件来注入到系统中以进行测试自动化.如前面所说,run方法除了对启动参数进行解析之外还做了很多其他的事…