三、 mmap 内存映射 ( 3拷贝 4切换 )
将硬盘中的文件映射到 内核缓冲区 , 用户空间中的应用程序也可以访问该 内核缓冲区 中的数据 , 使用这种机制 , 原来的 4 44 次数据拷贝减少到了 3 33 次 ,
1 . mmap 数据拷贝过程 :
① 硬盘文件 -> 内核缓冲区 : 硬盘文件数据 , DMA 拷贝到 内核缓冲区 中 , 应用程序可以直接访问该 内核缓冲区中的数据 ;
② 内核缓冲区 -> Socket 缓冲区 : 内核缓冲区 数据 , 通过 CPU 拷贝到 Socket 缓冲区 ;
③ Socket 缓冲区 -> 协议栈 : Socket 缓冲区 数据 , 通过 DMA 拷贝到 协议栈 ;
硬盘文件 -> 内核缓冲区 ( 内核空间 ) -> Socket 缓冲区 ( 内核空间 ) -> 协议栈
2 . mmap 状态切换 : 其状态切换还是 3 33 次 , 由初始状态 用户态 , 在拷贝数据到内核缓冲区时 , 切换成内核态 , 访问该内核缓冲区数据时 , 又切换成用户态 , 将数据拷贝到 Socket 缓冲区时 , 切换成内核态 , 最后再切换成用户态 , 执行后续应用程序代码逻辑 ;
用户态 -> 内核态 -> 用户态 -> 内核态 -> 用户态
四、 sendFile 函数 ( Linux 2.1 优化 ) ( 3拷贝2切换 )
sendFile 是 Linux 提供的函数 , 其实现了由 内核缓冲区 直接将数据拷贝到 Socket 缓冲区 , 该操作直接在内核空间完成 , 不经过用户空间 , 没有用户态参与 , 因此 减少了一次用户态切换 ;
此次优化 , 由原来的 4 44 次拷贝 , 3 33 次状态切换 , 变成 3 33 次拷贝 , 2 22 次状态切换 ;
1 . sendFile 函数 数据拷贝分析 :
① 硬盘文件 -> 内核缓冲区 : 硬盘文件数据 , DMA 拷贝到 内核缓冲区 中 ;
② 内核缓冲区 -> Socket 缓冲区 : 内核缓冲区 数据 , 通过 CPU 拷贝到 Socket 缓冲区 ;
③ Socket 缓冲区 -> 协议栈 : Socket 缓冲区 数据 , 通过 DMA 拷贝到 协议栈 ;
硬盘文件 -> 内核缓冲区 ( 内核空间 ) -> Socket 缓冲区 ( 内核空间 ) -> 协议栈
2 . sendFile 函数 状态切换分析 : 其状态切换只有 2 22 次 , 由初始状态 用户态 , 在拷贝数据到内核缓冲区时 , 切换成内核态 , 在内核态直接将数据拷贝到 Socket 缓冲区时 , 还是处于内核状态 , 之后拷贝到协议栈时 , 变成用户状态 ;
用户态 -> 内核态 -> 用户态
五、 sendFile 函数 ( Linux 2.4 优化 ) ( 2拷贝 2切换 )
sendFile 是 Linux 提供的函数 , 其在 Linux 2.4 版本中 , 直接将数据从 内核缓冲区 拷贝到 协议栈 中 ;
此次优化 , 由原来的 4 44 次拷贝 , 3 33 次状态切换 , 变成 2 22 次拷贝 , 2 22 次状态切换 ;
1 . sendFile 函数 数据拷贝分析 : 全称 DMA 拷贝 , 没有 CPU 拷贝 ;
① 硬盘文件 -> 内核缓冲区 : 硬盘文件数据 , DMA 拷贝到 内核缓冲区 中 ;
② 内核缓冲区 -> -> 协议栈 : 通过 DMA 拷贝 , 将 内核缓冲区 中的数据直接拷贝到 协议栈 ;
硬盘文件 -> 内核缓冲区 ( 内核空间 ) -> 协议栈
2 . sendFile 函数 状态切换分析 : 其状态切换只有 2 22 次 , 由初始状态 用户态 , 在拷贝数据到内核缓冲区时 , 切换成内核态 , 在内核态直接将数据拷贝到协议栈时 , 变成用户状态 ;
用户态 -> 内核态 -> 用户态
3 . 少量 CPU 拷贝 : 该机制还存在少量的 CPU 拷贝 , 其 对性能的消耗忽略不计 ; 这些 CPU 拷贝操作是从 内核缓冲区 中将数据的长度 ( Length ) , 偏移量 ( Offset ) 拷贝到 Socket 缓冲区 ;
