刚开始学习这个概念的时候我也是一知半解，经常被网上的一些blog绕的不知所云，索性读了几篇优秀的blog，然后慢慢积累，尝试自己去制作一些原理图，再多次阅读比较总结，才逐渐理解其中原理

本文从几个方面来理解零拷贝的概念

把磁盘中某个文件内容发送到远程服务器上的流程图
零拷贝的含义
程序中如何实现零拷贝
零拷贝用到的技术
总结
demo演示

1. 把磁盘中某个文件内容发送到远程服务器上的流程图

记住几个重要的概念：

1) 用户空间、内核空间、硬件
2) 读的过程：磁盘文件 -> 读缓冲区（read buffer） -> 用户缓冲区
3) 写的过程：用户缓冲区 -> socket缓冲区（socket buffer）->网卡
4) DMA拷贝技术（Direct Memory Access），直接内存访问技术

理解图片远远比文字来的容易，换成文字可以这样理解，当我们把磁盘中的某个文件发送到远程服务器的时候，我们需要4个拷贝过程

    1) 从磁盘中去读取目标文件的内容，拷贝到内核空间的读缓冲区
    2) CPU控制器把内核缓冲区的数据拷贝到用户空间的缓冲区
    3) 应用程序中调用write（）方法把用户空间缓冲区的数据拷贝到内核空间的socket buffer中
    4) 把在内核空间的socket buffer中的数据复制到网卡缓冲区，网卡缓冲区再把数据传输到目标服务器

零拷贝的含义

数据从磁盘到最终发出需要经历4次拷贝，4次拷贝中，2和3两次是浪费的

零：所谓的零拷贝并不是真正的零拷贝，完全没有数据的拷贝，只是相对用户空间来说，不需要再进行数据的拷贝，零拷贝只是减少了不必要的拷贝的次数而已

拷贝：数据从一个存储空间拷贝到另外一个存储空间

用户空间和内核空间的切换会带来CPU上下文的切换，对于CPU的性能也会造成影响，所谓的零拷贝就是忽略这两次多余的拷贝，应用程序可以直接把磁盘中的数据从内核中直接传输到socket中，而不需要经过应用程序所在的用户空间，零拷贝通过DMA技术把文件内容复制到内核空间的Read buffer，接着把包含数据长度和位置信息的文件描述符加载到socket buffer中，DMA引擎直接可以把数据从内核空间传输到网卡设备，这个过程中，数据只经历了两次拷贝，就把数据发送到了网卡中，并且减少了两次CPU的上下文切换
程序中如何实现零拷贝

在Linux中，零拷贝技术依赖于底层的sendfile（）方法去实现的，而在java中，FileChannel.transferTo()方法的底层实现就是sendFile（），好多技术中间件利用零拷贝实现持久化
零拷贝用到的技术

    1) DMA拷贝技术
    2）传递文件描述符代替数据拷贝
    3）mmap：将内核空间读缓冲区的数据直接映射到用户空间，这样就不需要拷贝一份数据了，但是还
    是有上下文的切换的

用文件描述符代替数据拷贝的必要条件

    1) read buffer 和 socket buffer都在内核空间
    2）数据在内核空间未发生任何写操作

总结

    学习零拷贝技术一定要动手多多实践，再去理解，最后才是贯通，图在心中，自然不慌

demo演示

/**
 * @description:
 * @author: Ding Yawu
 * @create: 2022/4/25 11:28 AM
 */
public class CopyTest {
    @Test
    public void normalCopy() throws Exception {
        long start = System.currentTimeMillis();
        FileInputStream fis = new FileInputStream("file/dyw.zip");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("out.zip");
        byte[] buffer = new byte[4096];
        while (fis.read(buffer) >= 0){
            fos.write(buffer);
        }
        fos.flush();
        long end = System.currentTimeMillis();
        //18037
        System.out.println("cost time:" + (end - start));

    }

    //FileChannel 底层就是使用sendFile（）方法实现零拷贝
    @Test
    public void zeroCopy() throws Exception {
        long start = System.currentTimeMillis();
        File srcFile = new File("file/dyw.zip");
        File descFile = new File("out.zip");
        FileChannel srcFileChannel = new RandomAccessFile(srcFile, "r").getChannel();
        FileChannel descFileChannel = new RandomAccessFile(descFile, "rw").getChannel();
        srcFileChannel.transferTo(0, srcFile.length(), descFileChannel);
        long end = System.currentTimeMillis();
        //4392
        System.out.println("cost time:" + (end - start));

    }

}

我理解零拷贝的过程

1. 把磁盘中某个文件内容发送到远程服务器上的流程图