1.什么是零拷贝
零拷贝是指计算机在执行IO操作的时候, CPU不需要将数据从一个存储区复制到另一个存储区, 进而减少上下文切换以及 CPU 拷贝的时间, 这是一种
IO操作优化技术零拷贝不是没有拷贝数据, 而是
减少用户态, 内核态的切换次数 和 CPU拷贝次数
2. 传统IO
3. 实现方式
3.1.mmap + write
虚拟内存把内核空间和用户空间的虚拟地址映射到同一个物理地址, 从而减少数据拷贝次数,
mmap技术就是利用了虚拟内存的这个特点, 它将内核中的读缓冲区与用户空间的缓冲区进行映射, 所有的IO操作都在内核中完成
- 用户进程通过
mmap方法向操作系统内核发起 IO 调用，上下文从用户态切换为内核态。 - CPU 利用
DMA控制器，把数据从硬盘中拷贝到内核缓冲区。 - 上下文从内核态切换回用户态，
mmap方法返回。 - 用户进程通过write 方法向操作系统内核发起IO 调用，上下文从用户态切换为内核态。
- CPU 将内核缓冲区的数据拷贝到的 socket 缓冲区。
- CPU 利用
DMA控制器，把数据从 socket 缓冲区拷贝到网卡，上下文从内核态切换回用户态，write 调用返回。
mmap+write换，以及3 次数据拷贝（包括了2次DMA拷贝和1 次CPU 拷贝）。
3.2 sendfile
sendfile避免了数据从内核缓冲区和用户缓冲区之间的拷贝操作
- 用户进程发起·
sendfile系统调用，上下文（切换 1）从用户态转向内核态 DMA控制器，把数据从硬盘中拷贝到内核缓冲区。CPU将读缓冲区中数据拷贝到 socket 缓冲区DMA控制器，异步把数据从 socket 缓冲区拷贝到网卡，- 上下文（切换2）从内核态切换回用户态，
sendfile调用返回。
DMA拷贝，一次cpu 拷贝
3.3 带DMA收集功能sendfilesendfile+DMA Scatter/Gather)
linux 2.4版本之后，对sendfile做了优化升级，引入SG-DMA技术，其实就是对DMA拷贝加入了scatter/gather操作，它可以直接从内核空间缓冲区中将数据读取到网卡。使用这个特点搞零拷贝，即还可以多省去一次CPU拷贝。
- 用户进程发起
sendfile系统调用，上下文（切换1）从用户态转向内核态 DMA控制器，把数据从硬盘中拷贝到内核缓冲区。- CPU把内核缓冲区中的文件描述符信息（包括内核缓冲区的内存地址和偏移量）发送到socket缓冲区
DMA控制器根据文件描述符信息，直接把数据从内核缓冲区拷贝到网卡- 上下文（切换2）从内核态切换回用户态，
sendfile调用返回。
sendfile+DMA scatter/gather实现的零拷贝，I/O发生了2次用户空间与内核空间的上下文切换，以及2次数据拷贝。其中2次数据拷贝都是包DMA拷贝。这就是真正的 零拷贝（Zero-copy)DMA来进行传输的。
4. DMA 技术说明
DMA，英文全称是Direct Memory Access，即直接内存访问。DMA本质上是一块主板上独立的芯片，允许外设设备和内存存储器之间直接进行IO数据传输，其过程不需要CPU的参与。
5.应用场景
RocketMQ和Kafka都使用到了零拷贝的技术。
对于MQ而言，无非就是生产者发送数据到MQ然后持久化到磁盘，之后消费者从MQ读取数据。
对于RocketMQ来说这两个步骤使用的是mmap+write，而Kafka则是使用mmap+write持久化数据，发送数据使用sendfile
6.java对零拷贝支持
6.1 Java NIO对mmap的支持
MappedByteBuffer
6.2 Java NIO对sendfile的支持
FileChannel的transferTo()/transferFrom()，底层就是sendfile() 系统调用函数
