零拷貝是網絡編程的關鍵, 很多性能優化都離不開
數據角度分析 : 在零拷貝機制中 , 整個數據在內存中只有一份數據 , 非零拷貝機制中 , 內核緩衝區 , 用戶緩衝區 , Socket 緩衝區 , 各有一份數據 ;
零拷貝指的是沒有 CPU 拷貝 , 都是 DMA ( 直接內存訪問 ) 拷貝 ;
零拷貝性能優勢 : 沒有複製數據帶來的內存開銷 , 沒有 CPU 拷貝 , 直接節省了大量 CPU 計算資源 ;
普通IO方式
普通io讀取本地文件，網絡發送
File file = new File("index.html");
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw");
byte[] arr = new byte[(int)file.length()];
raf.read(arr);
Socket socket = new ServerSocket(8080).accept();
socket.getOutputStream().write(arr);
讀寫文件100M文件，不是分配100M內存，而是分配64k內存循環讀寫，否則直接分配100M，其他應用就容易被掛起。
send是寫內存緩衝區成功,不是寫到網絡成功,網絡可能一直髮送不完。所以下次send的時候可能失敗,因爲buffer滿,沒發送出去.
下面說說他們的步驟：
- read 調用導致用戶態到內核態的一次變化，同時，第一次複製開始：DMA（Direct Memory Access，直接內存存取，即不使用 CPU 拷貝數據到內存，而是 DMA 引擎傳輸數據到內存，用於解放 CPU） 引擎從磁盤讀取
index.html文件，並將數據放入到內核緩衝區。 - 發生第二次數據拷貝，即：將內核緩衝區的數據拷貝到用戶緩衝區，同時，發生了一次用內核態到用戶態的上下文切換。
- 發生第三次數據拷貝，我們調用 write 方法，系統將用戶緩衝區的數據拷貝到 Socket 緩衝區。此時，又發生了一次用戶態到內核態的上下文切換。
- 第四次拷貝，數據異步的從 Socket 緩衝區，使用 DMA 引擎拷貝到網絡協議引擎。這一段，不需要進行上下文切換。
- write 方法返回，再次從內核態切換到用戶態。
從本地磁盤讀取數據，通過網絡發送出去，用戶態和內核態之間需要發生4次切換；數據從磁盤取出來之後，一共要經過4次拷貝。
mmap(內存映射)
把磁盤文件映射到內存中，然後把映射到內存的數據通過Socket發送出去。
buf = mmap(file, len);
write(sockfd, buf, len);
mmap，內存映射，直接將磁盤文件數基於DMA引擎拷貝據映射到內核緩衝區，同時用戶緩衝區是跟內核緩衝區共享一塊映射數據，建立映射後，不需要從內核緩衝區拷貝到用戶緩衝區。可減少一次拷貝。總共是4次切換，3次拷貝。
sendFile
Linux提供sendfile技術。Kafka中，transferFrom和transferTo方法。
只要2次切換，2次拷貝。
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用戶態切換到內核態，DMA 引擎從文件拷貝到內核緩衝區，同時從內環緩衝區拷貝一些offset和length數據到socket緩衝區
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從內核態切換到用戶態，從內核緩衝區直接把數據拷貝到網絡協議引擎裏去，同時從Socket緩衝區拷貝一些offset和length信息到網絡協議引擎裏去
offset和length量幾乎可以忽略。
零拷貝不僅僅帶來更少的數據複製，還能帶來其他的性能優勢，例如更少的上下文切換，更少的 CPU 緩存僞共享以及無 CPU 校驗和計算。
各種框架使用零拷貝案例
kafka 在客戶端和 broker 進行數據傳輸時，會使用 transferTo 和 transferFrom 方法，即對應 Linux 的 sendFile。
tomcat 內部在進行文件拷貝的時候，也會使用 transferto 方法。
tomcat 在處理一下心跳保活時，也會調用該 sendFile 方法。
所以，如果你需要優化網絡傳輸的性能，或者文件讀寫的速度，請儘量使用零拷貝。它不僅能較少複製拷貝次數，還能較少上下文切換，緩存行污染。
小結
mmap與sendFile區別
- mmap 用於文件共享，很少用於socket操作，sendfile用於發送文件.
- mmap 適合小數據量讀寫，sendFile 適合大文件傳輸。
- mmap 需要 4 次上下文切換，3 次數據拷貝；sendFile 需要 2 次上下文切換，最少 2 次數據拷貝。
- sendFile 可以利用 DMA 方式，減少 CPU 拷貝，mmap 則不能（必須從內核拷貝到 Socket 緩衝區）。
mmap和共享內存的區別：
mmap是共享一個文件，共享內存是共享一段內存。mmap還可以寫回到file.
mmap缺點：
mmap 每次讀入都是1頁即4k，所以少於4k會造成大量內存碎片. 但是通過read,write也是這樣的。
mmap適用場景,是取代read,write 文件.
使用mmap+write方式
優點：即使頻繁調用，使用小文件塊傳輸，效率也很高
缺點：不能很好的利用DMA方式，會比sendfile多消耗CPU資源，內存安全性控制複雜，需要避免JVM Crash問題
使用sendfile方式
優點：可以利用DMA方式，消耗CPU資源少，大塊文件傳輸效率高，無內存安全新問題
缺點：小塊文件效率低於mmap方式，只能是BIO方式傳輸，不能使用NIO
rocketMQ 在消費消息時，使用了 mmap，因爲小塊數據傳輸比sendFile好。kafka 使用了 sendFile。