继续零拷贝的学习
在 Linux 系统中，传统的访问方式是通过 write() 和 read() 两个系统调用实现的，通过 read() 函数读取文件到到缓存区中，然后通过 write() 方法把缓存中的数据输出到网络端口
整个过程涉及 2 次 CPU 拷贝、2 次 DMA 拷贝总共 4 次拷贝，以及 4 次上下文切换
传统读操作
1，用户进程通过 read() 函数向内核（kernel）发起系统调用，上下文从用户态（user space）切换为内核态（kernel space）。
2，CPU利用DMA控制器将数据从主存或硬盘拷贝到内核空间（kernel space）的读缓冲区（read buffer）。
3，CPU将读缓冲区（read buffer）中的数据拷贝到用户空间（user space）的用户缓冲区（user buffer）。
4，上下文从内核态（kernel space）切换回用户态（user space），read 调用执行返回。
传统写操作
1，用户进程通过 write() 函数向内核（kernel）发起系统调用，上下文从用户态（user space）切换为内核态（kernel space）。
2，CPU 将用户缓冲区（user buffer）中的数据拷贝到内核空间（kernel space）的网络缓冲区（socket buffer）。
3，CPU 利用 DMA 控制器将数据从网络缓冲区（socket buffer）拷贝到网卡进行数据传输。
4，上下文从内核态（kernel space）切换回用户态（user space），write 系统调用执行返回。
零拷贝方式
在 Linux 中零拷贝技术主要有 3 个实现思路：用户态直接 I/O、减少数据拷贝次数以及写时复制技术。
用户态直接 I/O：应用程序可以直接访问硬件存储，操作系统内核只是辅助数据传输。这种方式依旧存在用户空间和内核空间的上下文切换，硬件上的数据直接拷贝至了用户空间，不经过内核空间。因此，直接 I/O 不存在内核空间缓冲区和用户空间缓冲区之间的数据拷贝。
减少数据拷贝次数：在数据传输过程中，避免数据在用户空间缓冲区和系统内核空间缓冲区之间的CPU拷贝，以及数据在系统内核空间内的CPU拷贝，这也是当前主流零拷贝技术的实现思路。
写时复制技术：写时复制指的是当多个进程共享同一块数据时，如果其中一个进程需要对这份数据进行修改，那么将其拷贝到自己的进程地址空间中，如果只是数据读取操作则不需要进行拷贝操作。
用户态直接I/O
MySQL 磁盘 I/O 问题
mmap + write
一种零拷贝方式是使用 mmap + write 代替原来的 read + write 方式，减少了 1 次 CPU 拷贝操作。
使用 mmap 的目的是将内核中读缓冲区（read buffer）的地址与用户空间的缓冲区（user buffer）进行映射，从而实现内核缓冲区与应用程序内存的共享，省去了将数据从内核读缓冲区（read buffer）拷贝到用户缓冲区（user buffer）的过程，然而内核读缓冲区（read buffer）仍需将数据到内核写缓冲区（socket buffer）
基于 mmap + write 系统调用的零拷贝方式，整个拷贝过程会发生 4 次上下文切换，1 次 CPU 拷贝和 2 次 DMA 拷贝，用户程序读写数据的流程如下：
1，用户进程通过 mmap() 函数向内核（kernel）发起系统调用，上下文从用户态（user space）切换为内核态（kernel space）。
2，将用户进程的内核空间的读缓冲区（read buffer）与用户空间的缓存区（user buffer）进行内存地址映射。
3，CPU利用DMA控制器将数据从主存或硬盘拷贝到内核空间（kernel space）的读缓冲区（read buffer）。
4，上下文从内核态（kernel space）切换回用户态（user space），mmap 系统调用执行返回。
5，用户进程通过 write() 函数向内核（kernel）发起系统调用，上下文从用户态（user space）切换为内核态（kernel space）。
6，CPU将读缓冲区（read buffer）中的数据拷贝到的网络缓冲区（socket buffer）。
7，CPU利用DMA控制器将数据从网络缓冲区（socket buffer）拷贝到网卡进行数据传输。
8，上下文从内核态（kernel space）切换回用户态（user space），write 系统调用执行返回。
mmap 主要的用处是提高 I/O 性能，特别是针对大文件。对于小文件，内存映射文件反而会导致碎片空间的浪费，因为内存映射总是要对齐页边界，最小单位是 4 KB，一个 5 KB 的文件将会映射占用 8 KB 内存，也就会浪费 3 KB 内存。对于这个问题，RocketMq采取了数据预热进行处理：RocketMQ记录MMAP、PageCache的一些相关知识
mmap 的拷贝虽然减少了 1 次拷贝，提升了效率，但也存在一些隐藏的问题。当 mmap 一个文件时，如果这个文件被另一个进程所截获，那么 write 系统调用会因为访问非法地址被 SIGBUS 信号终止，SIGBUS 默认会杀死进程并产生一个 coredump，服务器可能因此被终止。
sendfile
sendfile 系统调用在 Linux 内核版本 2.1 中被引入，目的是简化通过网络在两个通道之间进行的数据传输过程。sendfile 系统调用的引入，不仅减少了 CPU 拷贝的次数，还减少了上下文切换的次数
通过 sendfile 系统调用，数据可以直接在内核空间内部进行 I/O 传输，从而省去了数据在用户空间和内核空间之间的来回拷贝。与 mmap 内存映射方式不同的是， sendfile 调用中 I/O 数据对用户空间是完全不可见的。也就是说，这是一次完全意义上的数据传输过程。
基于 sendfile 系统调用的零拷贝方式，整个拷贝过程会发生 2 次上下文切换，1 次 CPU 拷贝和 2 次 DMA 拷贝，用户程序读写数据的流程如下：
1，用户进程通过 sendfile() 函数向内核（kernel）发起系统调用，上下文从用户态（user space）切换为内核态（kernel space）。
2，CPU 利用 DMA 控制器将数据从主存或硬盘拷贝到内核空间（kernel space）的读缓冲区（read buffer）。
3，CPU 将读缓冲区（read buffer）中的数据拷贝到的网络缓冲区（socket buffer）。
4，CPU 利用 DMA 控制器将数据从网络缓冲区（socket buffer）拷贝到网卡进行数据传输。
5，上下文从内核态（kernel space）切换回用户态（user space），sendfile 系统调用执行返回。
相比较于 mmap 内存映射的方式，sendfile 少了 2 次上下文切换，但是仍然有 1 次 CPU 拷贝操作。sendfile 存在的问题是用户程序不能对数据进行修改，而只是单纯地完成了一次数据传输过程。
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