零Copy

在 Linux 系统中，传统的访问方式是通过 write() 和 read() 两个系统调用实现的,

传统访问方法

I:O读取流程

read(file_fd, tmp_buf, len);

基于传统的 I/O 读取方式，read 系统调用会触发 2 次上下文切换，1 次 DMA 拷贝和 1 次 CPU 拷贝，发起数据读取的流程如下：

write(socket_fd, tmp_buf, len);

基于传统的 I/O 写入方式，write() 系统调用会触发 2 次上下文切换，1 次 CPU 拷贝和 1 次 DMA 拷贝，用户程序发送网络数据的流程如下：

用户进程通过 write() 函数向内核 (kernel) 发起系统调用，上下文从用户态 (user space) 切换为内核态(kernel space)。
CPU 将用户缓冲区 (user buffer) 中的数据拷贝到内核空间 (kernel space) 的网络缓冲区 (socket buffer)。
CPU 利用 DMA 控制器将数据从网络缓冲区 (socket buffer) 拷贝到网卡进行数据传输。
上下文从内核态 (kernel space) 切换回用户态 (user space)，write 系统调用执行返回。

https://www.cnblogs.com/rickiyang/p/13265043.html

在 Linux 中零拷贝技术主要有 3 个实现思路：用户态直接 I/O、减少数据拷贝次数以及写时复制技术

用户态直接 I/O：应用程序可以直接访问硬件存储，操作系统内核只是辅助数据传输。这种方式依旧存在用户空间和内核空间的上下文切换，硬件上的数据直接拷贝至了用户空间，不经过内核空间。因此，直接 I/O 不存在内核空间缓冲区和用户空间缓冲区之间的数据拷贝。
减少数据拷贝次数：在数据传输过程中，避免数据在用户空间缓冲区和系统内核空间缓冲区之间的CPU拷贝，以及数据在系统内核空间内的CPU拷贝，这也是当前主流零拷贝技术的实现思路。
写时复制技术：写时复制指的是当多个进程共享同一块数据时，如果其中一个进程需要对这份数据进行修改，那么将其拷贝到自己的进程地址空间中，如果只是数据读取操作则不需要进行拷贝操作。

sendfile 系统调用在 Linux 内核版本 2.1 中被引入，目的是简化通过网络在两个通道之间进行的数据传输过程。sendfile 系统调用的引入，不仅减少了 CPU 拷贝的次数，还减少了上下文切换的次数，它的伪代码如下：

sendfile(socket_fd, file_fd, len);

通过 sendfile 系统调用，数据可以直接在内核空间内部进行 I/O 传输，从而省去了数据在用户空间和内核空间之间的来回拷贝。与 mmap 内存映射方式不同的是， sendfile 调用中 I/O 数据对用户空间是完全不可见的。也就是说，这是一次完全意义上的数据传输过程。

sendfile

基于 sendfile 系统调用的零拷贝方式，整个拷贝过程会发生 2 次上下文切换，1 次 CPU 拷贝和 2 次 DMA 拷贝，用户程序读写数据的流程如下：

用户进程通过 sendfile() 函数向内核 (kernel) 发起系统调用，上下文从用户态 (user space) 切换为内核态(kernel space)。
CPU 利用 DMA 控制器将数据从主存或硬盘拷贝到内核空间 (kernel space) 的读缓冲区 (read buffer)。
CPU 将读缓冲区 (read buffer) 中的数据拷贝到的网络缓冲区 (socket buffer)。
CPU 利用 DMA 控制器将数据从网络缓冲区 (socket buffer) 拷贝到网卡进行数据传输。
上下文从内核态 (kernel space) 切换回用户态 (user space)，sendfile 系统调用执行返回

拷贝方式	CPU拷贝	DMA拷贝	系统调用	上下文切换
传统方式(read + write)	2	2	read / write	4
内存映射(mmap + write)	1	2	mmap / write	4
sendfile	1	2	sendfile	2
sendfile + DMA gather copy	0	2	sendfile	2
splice	0	2	splice	2

transferTo()：通过 FileChannel 把文件里面的源数据写入一个 WritableByteChannel 的目的通道。

transferFrom()：把一个源通道 ReadableByteChannel 中的数据读取到当前 FileChannel 的文件里面