本文描述通過一種叫做Zore Copy的技術(shù)來(lái)提升運(yùn)行在Linux和UNIX上的Java程序的IO性能。
Zero copy避免冗余的數(shù)據(jù)拷貝并減少用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)之間的上下文切換。
很多WEB應(yīng)用都服務(wù)大量的靜態(tài)文件，這些靜態(tài)文件大多從磁盤讀取并返回到socket中。這些操作需要相對(duì)較少的CPU，但是比較低效：kernel讀取磁盤數(shù)據(jù)并通過用戶態(tài)返回給應(yīng)用，之后應(yīng)用通過用戶態(tài)把數(shù)據(jù)寫到socket。事實(shí)上，應(yīng)用作為一個(gè)低消的中間介質(zhì)將數(shù)據(jù)從磁盤讀取并返回給socket。
每一次通過用戶態(tài)的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)都必須要被復(fù)制，并且消耗CPU核內(nèi)存帶寬。幸運(yùn)的是可以通過zore copy來(lái)減少拷貝次數(shù)。使用zore copy要求內(nèi)核直接從磁盤復(fù)制數(shù)據(jù)并寫入socket，而不通過應(yīng)用程序。Zero copy減少用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的上下文切換，減少拷貝次數(shù)來(lái)提升性能。
Java類庫(kù)通過Linux和UNIX系統(tǒng)的tranferTo()來(lái)支持zore copy?？梢酝ㄟ^transferTo()方法直接從一個(gè)channel寫到目標(biāo)channel，并不需要數(shù)據(jù)通過應(yīng)用程序。本文首先說(shuō)明用傳統(tǒng)方法傳輸簡(jiǎn)單文件的過高開銷，然后展示如何通過zore copy的transferTo()方法來(lái)獲得更好的性能。
Data transfer: Thre traditional approach
考慮讀取一個(gè)文件并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)程序，其核心的操作如list 1中所示。
File.read(fileDesc, buf, len);
Socket.send(socket, buf, len);
主要就是讀取文件內(nèi)容到buffer中，之后將buffer數(shù)據(jù)發(fā)送到socket。
下圖展示整個(gè)過程中數(shù)據(jù)的拷貝：
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