注：本节讨论的是 Linux 系统下的 IO 过程。并且对于零拷贝技术的讲解采用了一种浅显易懂但能触及其本质的方式，因为这个话题，展开来讲实在是有太多的细节要关注。

在“将本地磁盘中文件发送到网络中”这一场景中，零拷贝技术是提升 IO 效率的一个利器，为了对比出零拷贝技术的优越性，下面依次给出使用直接 IO 技术、内存映射文件技术、零拷贝技术实现将本地磁盘文件发送到网络中的过程。

1. 直接 IO 技术

使用直接 IO 技术实现文件传输的过程如下图所示。
image.png
上图中，内核缓冲区是 Linux 系统的 Page Cahe。为了加快磁盘的 IO，Linux 系统会把磁盘上的数据以 Page 为单位缓存在操作系统的内存里，这里的 Page 是 Linux 系统定义的一个逻辑概念，一个 Page 一般为 4K。
可以看出，整个过程有四次数据拷贝，读进来两次，写回去又两次：磁盘-->内核缓冲区-->Socket 缓冲区-->网络。

直接 IO 过程使用的 Linux 系统 API 为：

  1. ssize_t read(int filedes, void *buf, size_t nbytes);
  2. ssize_t write(int filedes, void *buf, size_t nbytes);

等函数。

2. 内存映射文件技术

使用内存映射文件技术实现文件传输的过程如下图所示。
image.png
可以看出，整个过程有三次数据拷贝，不再经过应用程序内存，直接在内核空间中从内核缓冲区拷贝到 Socket 缓冲区。

内存映射文件过程使用的 Linux 系统 API 为：
**void** ***mmap**(**void** *addr, **size_t** length, **int** prot, **int** flags, **int** fd, **off_t** offset);

3. 零拷贝技术

使用零拷贝技术，连内核缓冲区到 Socket 缓冲区的拷贝也省略了，如下图所示：
image.png
内核缓冲区到 Socket 缓冲区之间并没有做数据的拷贝，只是一个地址的映射。底层的网卡驱动程序要读取数据并发送到网络上的时候，看似读取的是 Socket 的缓冲区中的数据，其实直接读的是内核缓冲区中的数据。

零拷贝中所谓的“零”指的是内存中数据拷贝的次数为 0。

零拷贝过程使用的 Linux 系统 API 为：
**ssize_t** **sendfile**(**int** out_fd, **int** in_fd, **off_t** *offset, **size_t** count);

在 JDK 中，提供的：
FileChannel.transferTo(**long** position, **long** count, WritableByteChannel target);

方法实现了零拷贝过程，其中的第三个参数可以传入 SocketChannel 实例。例如客户端使用以上的零拷贝接口向服务器传输文件的代码为：

  1. public static void main(String[] args) throws IOException {
  2.     SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
  3.     socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080));
  5.     String fileName = "test.zip";
  6.     // 得到一个文件 channel
  7.     FileChannel fileChannel = new FileInputStream(fileName).getChannel();
  9.     // 使用零拷贝 IO 技术发送
  10.     long transferSize = fileChannel.transferTo(0, fileChannel.size(), socketChannel);
  11.     System.out.println("file transfer done, size: " + transferSize);
  12.     fileChannel.close();
  13. }

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