1 什麼是零拷貝 zery-copy
2,爲什麼kafka中使用 zery-copy
3, 零拷貝技術實現方案有哪些？
4，mmap 與 sendfile 之間的區別
5， Reactor 三種線程模型
6,單個reactor，單個 reactor 多線程，主從reactor多線程
7， netty 線程模型原理
內存池 netty線程模型源碼
傳統的讀取IO操作：
讀操作：
1，應用程序發起讀數據的操作，JVM會發起read()系統調用
2，這時候操作系統OS 會進行一次上下文切換（把用戶空間切換到訥河空間）
3.通過磁盤控制器把數據copy到內核緩衝區內，這裏就發生了一次DMA Copy
4， 然後內核將數據copy到用戶空間的應用緩衝區內，發生了一次CPU Copy
5， read 調用返回後，會在進行一次上下文切換（內核空間切換到用戶空間）
讀操作發送兩次數據拷貝、兩次上下文的切換。
寫操作
1、應用發起寫操作，OS進行一次上下文切換（從用戶空間切換爲內核空間）
2、並且把數據copy到內核緩衝區Socket Buffer，做了一次CPU Copy
3、內核空間再把數據copy到磁盤或其他存儲（網卡，進行網絡傳輸），進行了DMA Copy
4、寫入結束後返回，又從內核空間切換到用戶空間
兩次上下文切換 兩次數據拷貝
也就是說 socket客戶端與服務器端通訊可能會發生四次上下文切換 四次數據拷貝。
zero-copy 零拷貝：
1，減少cpu拷貝數據次數， 最好不要讓我們的cpu拷貝數據
2，減少cpu上下文切換 用戶與內核態之間的切換。
1，直接內存 使用dma控制器將本地硬盤的數據拷貝到內核態，可以減少一次數據拷貝。
傳統IO爲什麼非常慢：
服務器下載文件：
1，從本地硬盤讀取該文件;
2，在將該文件寫入到網卡里；
用戶與內核態之間的切換非常的頻繁，效率很低。
步驟：
1，從本地硬盤讀取該文件：
用戶空間發出read 方法到內核態，內核態讀取硬盤數據
用戶態切換到內核態，使用dma技術將硬盤的數據拷貝到內核態
內核態讀取到數據後，cpu從內核態將該數據拷貝到用戶態。
上下文切換2次 cpu數據拷貝1次 dma數據拷貝一次，將該文件流緩存到用戶空間
2，再將該文件寫入到網卡中
用戶發出write方法，將該數據寫入到網卡中
用戶態切換到內核態，使用cpu線程將該數據拷貝到內核態socket緩衝。
使用dma技術獎數據拷貝到網卡中。
內核態切換到用戶態。
上下文切換2次 cpu數據拷貝1次 dma數據拷貝一次
得出結論： 服務器下載 上下文切換4次 cpu數據拷貝2次 dma數據拷貝2次
mmap與sendfile零拷貝原理：
MMAP+write
read() 系統調用的過程中會把內核緩衝區的數據拷貝到用戶的緩衝區內，於是爲了減少這一步的開銷，我們可以使用mmap()替換read（）系統調用函數，
mmap()系統調用函數會直接把內核緩衝區裏的數據（映射）到用戶空間，這樣，操作系統內核與用戶空間就不需要再進行任何的數據拷貝工作。
可以減少一次 內核空間拷貝數據到用戶空間，該方案也不是最理想的零拷貝實現方案。
Sendfile
LInux 內核 在2.1版本
可以直接把內核緩衝區裏的數據拷貝到socket緩衝區裏，不在拷貝到用戶態，這樣就只有2次上下文切換，和3次數據拷貝 ，但是這還不是真正的零拷貝技術
Linux 內核 在2.4版本
sendfile() 系統調用的過程發生了點變化
MA控制器就可以直接將內核緩衝區的數據拷貝到網卡的緩衝區內，此過程不需要將數據從操作系統內核緩衝區拷貝到socket 緩衝區中，這樣就減少了一次數據拷貝；這就是所謂的零拷貝（Zero-copy）技術：
因爲我們沒有在內存層面去拷貝數據，也就是說全程沒有通過CPu 來搬運數據，所以的數據都是通過DMA來進行運輸，總體來看可以吧文件傳輸的性能提高至少一倍以上。
零拷貝應用場景
1,kafka
2,Nginx
3,Spark
netty線程模型
事件驅動：
可以處理一個或者多個輸入源（one or more inputs）
通過Service Handler 同步的將輸入事件(Event
)採用多路複用分發給相應的Request handler（多個）處理。
單線程模型（單Reactor單線程）
多線程模型： （單Reactor 多線程）
主從多線程模型：（多Reactor 多線程）
傳統的IO 模型
單Reactor 單線程。
有操作都在同一個NIO線程處理，在這個單線程中要負責接收請求，處理IO，編解碼所有操作，相當於一個飯館只有一個人，同時負責前臺和後臺服務，效率低。
- 一個NIO線程同時處理成百上千的連接，性能上無法支撐，即便NIO線程的CPU負荷達到100%，也無法滿足海量消息的編碼、解碼、讀取和發送。
2.當NIO線程負載過重之後，處理速度將變慢，這會導致大量客戶端連接超時，超時之後往往會進行重發，這更加重了NIO線程的負載，最終會導致大量消息積壓和處理超時，成爲系統的性能瓶頸。
3.可靠性問題：一旦NIO線程意外跑飛，或者進入死循環，會導致整個系統通信模塊不可用，不能接收和處理外部消息，造成節點故障。
使用場景：客戶端發送連接數量有限，且業務線程處理時間非常快 可以使用單個線程維護多個不同連接 ，代表有Redis。
Netty相關代碼
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
優點：
不需要上下文切換，不存在線程安全的問題
缺點：、1，只有一個線程處理，無法發揮cpu多核的效率
2，如果請求較多的情況下容易遇到瓶頸，
3，如果某種意外的情況下因線程終止了，導致整個系統木塊無法使用
適用於客戶端連接數量有一定的限制，業務處理時間非常快
單Reactor 多線程
相當於一個飯館有一個前臺負責接待，有很多服務員去做後面的工作，這樣效率就比單線程模型提高很多。
1.由一個Reactor線程-Acceptor線程用於監聽服務端，接收客戶端連接請求；
2.網絡I/O操作讀、寫等由Reactor線程池負責處理；
3.一個Reactor線程可同時處理多條鏈路，但一條鏈路只能對應一個Reactor線程，這樣可避免併發操作問題；
4.絕大多數場景下，Reactor多線程模型都可以滿足性能需求，但是，在極個別特殊場景中，一個Reactor線程負責監聽和處理所有的客戶端連接可能會存在性能問題。例如併發百萬客戶端連接，或者服務端需要對客戶端握手進行安全認證，但是認證本身非常損耗性能。因此，誕生了第三種線程模型；
Netty設置相關代碼
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
創建一個線程的bossGroup 線程組，這個線程負責處理客戶端的連接請求，而workerGroup 默認使用處理器個數*2的線程數量來處理I/o操作這就是相當於Reactor的多線程模型
優點：
可以充分利用多線程多核處理能力，處理效率比單線程快
缺點：
對線程之間訪問數據，有可能遇到線程安全問題。
REactor 主從模型：
多線程模型的缺點在於併發量很高的情況下，只有一個REactor 單線程去處理是來不及的，就像飯館只有一個前臺接待很多客人也是不夠的。‘爲此需要使用主從線程模型。
主從線程模型： 一個線程池接收請求，一組線程池處理IO
1，服務端使用一個獨立的主Reactor 線程池來處理客戶端連接，黨服務端收到連接請求時，從主線程池裏隨機選擇有個Reactor 線程池來處理客戶端的連接
2，鏈路建立成功後，將新創建的SocketChannel 註冊到sub reactor 線程池的某個Reactor 線程上，由他處理後續的I/o操作。
1，mainReactor 負責監聽 server socket ，用來處理新連接的建立。將建立的socketChannel 指定給註冊給subreactor
2.subReactor維護自己的selector, 基於mainReactor 註冊的socketChannel多路分離IO讀寫事件，讀寫網 絡數據，對業務處理的功能，另其扔給worker線程池來完成。
通俗易懂理解爲：mainReactor爲老闆、只負責接口、subReactor負責前臺接待
也就是多個前臺接待。
比起多線程單 Rector 模型，它是將 Reactor 分成兩部分，mainReactor 負責監聽並 Accept新連接，然後將建立的 socket 通過多路複用器（Acceptor）分派給subReactor。subReactor 負責多路分離已連接的 socket，讀寫網絡數據；業務處理功能，其交給 worker 線程池完成。通常，subReactor 個數上可與 CPU 個數等同。
Netty線程模型
1.創建服務端的時候實例化了 2 個 EventLoopGroup。bossGroup 線程組實際就是 Acceptor 線程池，負責處理客戶端的 TCP 連接請求。workerGroup 是真正負責 I/O 讀寫操作的線程組。通過這裏能夠知道 Netty 是多 Reactor 模型。
2.ServerBootstrap 類是 Netty 用於啓動 NIO 的輔助類，能夠方便開發。通過 group 方法將線程組傳遞到 ServerBootstrap 中，設置 Channel 爲 NioServerSocketChannel，接着設置 NioServerSocketChannel 的 TCP 參數，最後綁定 I/O 事件處理類 ChildChannelHandler。
輔助類完成配置之後調用 bind 方法綁定監聽端口，Netty 返回 ChannelFuture，f.channel().closeFuture().sync() 對同步阻塞的獲取結果。
3.調用線程組 shutdownGracefully 優雅推出，釋放資源。