一、零拷贝基本介绍

1、零拷贝是网络编程的关键，很多性能优化都离不开。

2、在Java程序中，常用的零拷贝有mmap（内存映射）和sendFile。在OS里，他们是怎样的一个设计？

3、NIO中如何使用零拷贝。

二、传统IO数据读写

1、Java传统IO和网络编程的一段代码

File file = new File("test.txt");
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw");
byte[] arr = new byte[(int)file.length()];
//把文件数据读入到字节数组中
raf.read(arr);
Socket socket = new ServerSocket(8080).accept();
socket.getOutputStream().write(arr);

2、DMA
direct memory access，直接内存拷贝（不使用CPU）

传统IO：
Hard drive -> kernal buffer -> user buffer -> socket buffer -> protocol engine
经过了4次拷贝，3次切换。

3、mmap优化
mmap通过内存映射，将文件映射到内核缓冲区，同时，用户空间可以共享内核空间的数据。这样在进行网络传输时，就可以减少内核空间到用户空间的拷贝次数。

4、sendFile优化
Linux2.1版本提供了sendFile函数，其基本原理如下：数据根本不经过用户态，直接从内核缓冲区进入到Socket Buffer，同时，由于和用户态完全无关，就减少了一次上下文切换。

5、我们说的零拷贝是从操作系统的角度看的，是没有cpu拷贝。

三、零拷贝再次理解

1、我们说零拷贝，是从操作系统的角度来说的。因为内核缓冲区之间，没有数据是重复的（只有kernel buffer有一份数据）。

2、零拷贝不仅仅带来更少的数据复制，还能带来其他的性能优势，例如更少的上下文切换，更少的CPU缓存伪共享以及无CPU校验和计算。

四、mmap和sendFile的区别

1、mmap适合小数据量读写，sendFile适合大文件传输。

2、mmap需要4次上下文切换，3次数据拷贝；sendFile需要3次上下文切换，最少2次数据拷贝。

3、sendFile可以利用DMA方式，减少CPU拷贝，mmap则不能（必须从内核拷贝到socket缓冲区）。