Linux中的"零拷贝"剖析
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Linux中的"零拷贝"剖析
Zero Copy I: User-Mode Perspective
Author By Dragan Stancevic
Translated By Love. Katherine
(解释Linux中的"零拷贝"特性，为什么有用以及何处需要改进之处)
如今几乎每个人都听说过Linux中所谓的"零拷贝"特性，然而我经常碰到没有充分理解这个
问题的人们。因此，我决定写一些文章略微深入的讲述这个问题，希望能将这个有用的特
性解释清楚。在本文中，将从用户空间应用程序的角度来阐述这个问题，因此有意忽略了
复杂的内核实现。
什么是”零拷贝”
为了更好的理解问题的解决法，我们首先需要理解问题本身。首先我们以一个网络服务守
护进程为例，考虑它在将存储在文件中的信息通过网络传送给客户这样的简单过程中，所
涉及的操作。下面是其中的部分简单代阿：
read(file, tmp_buf, len);
write(socket, tmp_buf, len);
看起来不能更简单了。你也许认为执行这两个系统调用并未产生多少开销。实际上，这简
直错的一塌糊涂。在执行这两个系统调用的过程中，目标数据至少被复制了4次，同时发生
了同样多次数的用户/内核空间的切换(实际上该过程远比此处描述的要复杂，但是我希望
以简单的方式描述之，以更好的理解本文的主题)。
为了更好的理解这两句代码所涉及的操作，请看图1。图的上半部展示了上下文切换，而下
半部展示了复制操作。
Figure 1. Copying in Two Sample System Calls
步骤一：系统调用read导致了从用户空间到内核空间的上下文切换。DMA模块从磁盘中读取
文件内容，并将其存储在内核空间的缓冲区内，完成了第1次复制。
步骤二：数据从内核空间缓冲区复制到用户空间缓冲区，之后系统调用read返回，这导致
了从内核空间向用户空间的上下文切换。此时，需要的数据已存放在指定的用户空间缓冲
区内(参数tmp_buf)，程序可以继续下面的操作。
步骤三：系统调用write导致从用户空间到内核空间的上下文切换。数据从用户空间缓冲区
被再次复制到内核空间缓冲区，完成了第3次复制。不过，这次数据存放在内核空间中与使
用的socket相关的特定缓冲区中，而不是步骤一中的缓冲区。
步骤四：系统调用返回，导致了第4次上下文切换。第4次复制在DMA模块将数据从内核空间
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