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零拷贝
2020-09-27 23:28:14零拷贝零拷贝(Zero Copy)概念优点传统拷贝方式零拷贝方式Gather Copy DMA零拷贝mmap零拷贝 零拷贝(Zero Copy) 概念 零拷贝指的是,从一个存储区域到另一个存储区域的copy任务没有CPU(ALU,Arithmetic Logic Unit...概念
零拷贝指的是,从一个存储区域到另一个存储区域的copy任务没有
CPU(ALU,Arithmetic Logic Unit算术逻辑单元)
参与。通常用于网络文件传输。优点
- 减少CPU消耗和内存带宽占用
- 减少
用户空间
(用户可操作性的内存缓存区域)与CPU内核空间
(CPU可操作性的内存缓存区域以及寄存器缓存)的拷贝过程 - 减少
用户上下文
(用户状态环境)与CPU内核上下文
(CPU状态环境)间的切换
零拷贝需要
DMA控制器
的协助。DMA(Direct Memory Access),直接内存存取,是CPU的组成部分,其可以在CPU内核(算术逻辑运算器ALU等)不参与运算的情况下将数据从一个地址空间拷贝到另一个地址空间。传统拷贝方式
该拷贝方式共进行了4次用户空间与内核空间的上下文切换,以及4次数据拷贝,其中两次拷贝存在CPU参与
应用程序的作用仅仅就是一个数据传输的中介,最后将kernel buffer中的数据传递到了socket buffer。
零拷贝方式
Linux系统(CentOS6及其以上版本)对于零拷贝是通过sendfile系统调用实现的该拷贝方式共进行了2次用户空间与内核空间的上下文切换和3次数据拷贝,但整个过程均没有CPU的参与
问:kernel buffer到socket buffer的拷贝需要吗?kernel buffer与socket buffer有什么区别呢?
答:DMA控制器所控制的拷贝过程有一个要求,数据在源头的存放地址空间必须是连续的。kernel buffer中的数据无法保证其连续性,所以需要将数据再拷贝到socket buffer,socket buffer可以保证了数据的连续性。
问:这个拷贝过程能否避免呢?
答:可以,只要主机的DMA支持Gather Copy功能,就可以避免由kernel buffer到socket buffer的拷贝。
Gather Copy DMA零拷贝
该拷贝方式是由DMA完成,与系统无关,所以只要保证系统支持sendfile系统调用功能即可。
该拷贝方式共进行了2次用户空间与内核空间的上下文切换和2次数据拷贝,整个过程均没有CPU的参与
问:该拷贝方式有什么不足?
答:传统拷贝中user buffer中存有数据,因此应用程序能够对数据进行修改等操作;零拷贝中的user buffer中没有了数据,所以应用程序无法对数据进行操作了。Linux的mmap零拷贝解决了这个问题。
mmap零拷贝
mmap零拷贝是对零拷贝的改进。当然,若当前主机的DMA支持Gather Copy,mmap同样可以实现Gather Copy DMA的零拷贝。
该拷贝方式共进行了4次用户空间与内核空间的上下文切换和2次数据拷贝,整个过程均没有CPU的参与
虽然较之前面的零拷贝增加了两次上下文切换,但应用程序可以对数据进行修改了
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