linux下零拷贝技术介绍(2)
数据传输过程中,避免数据在系统内核地址空间的缓冲区和用户应用程序地址空间的缓冲区进行拷贝。有时候,应用程序在数据传输的过程中不需要对数据进行访问,将数据从linux的页缓存拷贝到用户进程的缓冲区就可以完全避免,传输的数据在页缓冲中就可以处理。在某些情况下,这种零拷贝技术能获得很好的性能。linux下提供类似的系统调用主要有mmap(),sendfile(),splice().
使用mmap替代read,可以减少CPU拷贝次数。当应用程序调用mmap()之后,数据通过DMA拷贝拷贝到内核缓冲区,应用程序和操作系统共享这个缓冲区。这样,操作系统内核和应用程序存储空间不再需要进行任何的数据拷贝操作。当进行write()系统调用时,数据由内核缓冲区拷贝到socket缓冲区,再拷贝到协议引擎中。
这种也比较适用于传送的数据不需要经过操作系统内核的处理或者不需要经过程序的处理直接传输的情况。结合socket也能使用mmap,不过只能在RAW的情况下使用。对于传统的C/S网络游戏结构来说,使用的意义不大。
对应用程序地址空间和内核空间的数据传输进行优化的零拷贝技术
对数据在linux页缓存和用户进程缓冲区之间的传输进行优化。该零拷贝技术侧重于灵活的处理数据在用户进程中的缓冲区和操作系统的页缓冲区之间的拷贝操作。这种方式延续了传统的通信方式,但是更加灵活。linux中该方法主要利用写时复制技术。
写时复制是计算机编程中常见的一种优化策略,基本思想是这样的:如果多个应用程序需要同时访问一块数据,那么可以为这些应用程序分配指向这块数据的指针,在每个应用程序看来,他们都拥有这块数据的一份拷贝,当其中一个应用程序需要对自己的这份数据进行修改时,就需要将数据真正的拷贝到应用程序的地址空间去。如果应用程序永远不会对这块数据进行修改,那么就永远不需要将数据拷贝到应用程序的地址空间去。在stl中string的实现类似这种策略。
参考:
linux 中的零拷贝技术 第1部分
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-zerocopy1/index.html
linux 中的零拷贝技术 第2部分
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-zerocopy2/index.html
linux系统内核空间与用户空间通信的实现与分析
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-netlink/
从linux内核访问用户空间内存
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-kernel-memory-access/
linux中直接IO机制的介绍
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-directio/
通过零拷贝实现有效的数据传输