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零拷贝

dma​

direct memory access 直接内存访问 DMA 是一种硬件技术，它允许某些硬件子系统（如磁盘控制器、网卡、显卡）不经过 CPU 的干预，直接读写系统主内存 (RAM)。

传统非零拷贝常见​

比如一个web服务器将文件通过网络发送给客户端

  1. 应用程序调用read（）

  2. cpu 将磁盘数据复制到内核缓冲区（页缓冲区）（通过dma 给dma发送指令）

  3. cpu 将数据从内核缓冲区复制到用户缓冲区 第一次复制

  4. 应用程序调用write（）

  5. cpu将数据从用户缓冲区复制到套接字缓冲区 第二次复制

  6. cpu将数据从套接字缓冲区复制到网卡（dma）

发生了俩次内核态和用户态之间的切换，以及俩次cpu参与的复制

零拷贝​

内核直接将数据从页缓冲区复制到套接字缓冲区

mmap​

mmap (Memory Mapped Files): 通过内存映射，让用户空间的一块虚拟地址指向内核空间的缓冲区。这样内核和用户进程共享同一块物理内存，完全消除了内核态与用户态之间的数据拷贝

常见的实现方案​

mmap + write 通过内存映射（Memory Mapping），将内核缓冲区的数据直接映射到用户空间。

优势：内核与用户空间共享这块物理内存，减少了 1 次 CPU 拷贝。 切换：依然存在 4 次上下文切换。

sendfile Linux 提供的系统调用，直接在内核中将读缓冲区的数据传输到 Socket 缓冲区。

核心：数据不经过用户态。

优势：2 次上下文切换，最少仅需 2 次（或 3 次）拷贝。

sendfile + DMA Gather Copy 在硬件支持的情况下，进一步取消了内核内部的 CPU 拷贝。

流程：内核只将数据的描述符（长度、地址等）传给 Socket 缓冲区，DMA 直接从内核缓冲区抓取数据发送给网卡。

最终状态：整个过程 CPU 参与度为零