传统 IO

传统 IO 执行的话需要 4 次上下文切换（用户态 -> 内核态 -> 用户态 -> 内核态 -> 用户态）和 4 次拷贝（磁盘文件 DMA 拷贝到内核缓冲区，内核缓冲区 CPU 拷贝到用户缓冲区，用户缓冲区 CPU 拷贝到 Socket 缓冲区，Socket 缓冲区 DMA 拷贝到协议引擎）。

mmap

mmap 将磁盘文件映射到内存，支持读和写，对内存的操作会反映在磁盘文件上，适合小数据量读写，需要 4 次上下文切换（用户态 -> 内核态 -> 用户态 -> 内核态 -> 用户态）和3 次拷贝（磁盘文件DMA拷贝到内核缓冲区，内核缓冲区 CPU 拷贝到 Socket 缓冲区，Socket 缓冲区 DMA 拷贝到协议引擎）。

RocketMQ 中就是使用的 mmap 来提升磁盘文件的读写性能。

sendfile

sendfile+DMA scatter/gather实现的零拷贝

sendfile 是将读到内核空间的数据，转到 socket buffer，进行网络发送，适合大文件传输，只需要 2 次上下文切换（用户态 -> 内核态 -> 用户态）和 2 次拷贝（磁盘文件 DMA 拷贝到内核缓冲区，内核缓冲区 DMA 拷贝到协议引擎）。

Kafka 和 Tomcat 内部使用就是 sendFile 这种零拷贝。

总结：

1.传统I/O

硬盘—>内核缓冲区—>用户缓冲区—>内核socket缓冲区—>协议引擎

2.sendfile

硬盘—>内核缓冲区—>内核socket缓冲区—>协议引擎

3.sendfile（ DMA 收集拷贝）

硬盘—>内核缓冲区—>协议引擎