Zero Copy

1. 哪些操作会造成用户态和内核态的切换? 都是从哪里切换到哪里 ?
2. zero-copy 是真正的zero吗 ?

1. 正常的读写数据涉及到的 context switch

system call	from	to	data location
read	U	K	disk --> kernel address space buffer
read (第二阶段)	K	U	kernel buffer --> user buffer
send	U	K	user buffer --> kernel buffer
send (第二阶段)	K	U	kernel buffer --> protocol engine

ps: K: kernel mode, U: user mode

从下图可以看出进行了4次copy

context switch

使用这种kernel buffer 作为中转站的好处:

当要读的数据不大于 kernel buffer的大小时, 该buffer可以作为一个读缓存,来提高读的效率

在写端的时候,可以作为一个异步写

坏处:

当要读写的数据大小超过kernel buffer的大小的时候, 数据各个冗余地方的copy会很低效

2. 优化1

从以上的read-send 过程可以看出, 中间user-buffer的使用可以避免掉

从下图可以看出进行了3次copy

opt1

3. 优化2

从以上过程可以看出 read buffer 到 socket buffer 之前数据的copy也是可以去掉的 (当底层的网卡接口支持gather operations 时)

从下图可以看出进行了2次copy

opt2

3. 以上3中方法的比较

方面	原来	opt1	opt2
context switch 的次数	4	2	2
数据copy的次数	4	3	2

ref: Efficient data transfer through zero copy