一、概述：
本文通过传统IO、nmap、sendFile三种方法数据读写的原理分析说明nmap、sendFile的优势。
二、传统IO数据读写
- 工作原理图：
- 方案说明：
- 传统IO使用3次状态切换，4次copy（其中两次DMA COPY,两次CPU COPY);
- DMA: direct memory access 直接内存拷贝(不使用CPU).
三、NMAP 优化
- 工作原理图：
- 方案说明
- 使用3次状态切换，3次copy（其中2次DMA COPY,1次CPU COPY);
- mmap 通过内存映射，将文件映射到内核缓冲区，同时，用户空间可以共享内核空间的数据。这样，在进行网络传输时，就可以减少内核空间到用户控件的拷贝次数。
四、sendFile优化
4.1Linux 2.1 版本
- 工作原理图：
- 方案说明：
- 使用2次状态切换，3次copy（其中2次DMA COPY,1次CPU COPY);
- 数据根本不经过用户态，直接从内核缓冲区进入到 Socket Buffer，同时，由于和用户态完全无关，就减少了一次上下文切换。
- 适用场景：
mmap 适合小数据量读写，
4.2Linux 2.4 版本
- 工作原理图：
- 方案说明：
- 使用2次状态切换，2次copy（DMA COPY);
- 避免了从内核缓冲区拷贝到 Socket buffer 的操作，直接拷贝到协议栈，从而再一次减少了数据拷贝（这里其实有 一次cpu 拷贝 kernel buffer -> socket buffer 但是，拷贝的信息很少，比如 lenght , offset , 消耗低，可以忽略）。
- 适用场景：
sendFile 适合大文件传输。
小结：
平时我们说零拷贝，是从操作系统的角度来说的。因为内核缓冲区之间，没有数据是重复的（只有 kernel buffer 有一份数据）。 零拷贝不仅仅带来更少的数据复制，还能带来其他的性能优势，例如更少的上下文切换，更少的 CPU 缓存伪共享以及无 CPU 校验和计算。
