直接内存访问（Direct Memory Access） 技术
作用: 提高数据传输的效率，减轻CPU的负担。
具体过程：
- 用户进程调用 read 方法，向操作系统发出 I/O 请求，请求读取数据到自己的内存缓冲区中，进程进入阻塞状态；
- 操作系统收到请求后，进一步将 I/O 请求发送 DMA，然后让 CPU 执行其他任务；
- DMA 进一步将 I/O 请求发送给磁盘；
- 磁盘收到 DMA 的 I/O 请求，把数据从磁盘读取到磁盘控制器的缓冲区中，当磁盘控制器的缓冲区被读满后，向 DMA 发起中断信号，告知自己缓冲区已满；
- DMA 收到磁盘的信号，将磁盘控制器缓冲区中的数据拷贝到内核缓冲区中，此时不占用 CPU，CPU 可以执行其他任务；
- 当 DMA 读取了足够多的数据，就会发送中断信号给 CPU；
- CPU 收到 DMA 的信号，知道数据已经准备好，于是将数据从内核拷贝到用户空间，系统调用返回；
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传统的文件传输有多糟糕？
如果服务端要提供文件传输的功能，我们能想到的最简单的方式是：将磁盘上的文件读取出来，然后通过网络协议发送给客户端。
传统 I/O 的工作方式是，数据读取和写入是从用户空间到内核空间来回复制，而内核空间的数据是通过操作系统层面的 I/O 接口从磁盘读取或写入。
代码通常如下，一般会需要两个系统调用：
read(file, tmp_buf, len);
write(socket, tmp_buf, len);
**发生了 4 次用户态与内核态的上下文切换**
**发生了 4 次数据拷贝**，其中两次是 DMA 的拷贝，另外两次则是通过 CPU 拷贝的，下面说一下这个过程：
- *第一次拷贝*，把磁盘上的数据拷贝到操作系统内核的缓冲区里，这个拷贝的过程是通过 DMA 搬运的。
- *第二次拷贝*，把内核缓冲区的数据拷贝到用户的缓冲区里，于是我们应用程序就可以使用这部分数据了，这个拷贝到过程是由 CPU 完成的。
- *第三次拷贝*，把刚才拷贝到用户的缓冲区里的数据，再拷贝到内核的 socket 的缓冲区里，这个过程依然还是由 CPU 搬运的。
- *第四次拷贝*，把内核的 socket 缓冲区里的数据，拷贝到网卡的缓冲区里，这个过程又是由 DMA 搬运的。
## 如何优化文件传输的性能？
**用户的缓冲区是没有必要存在的**。
## 如何实现零拷贝？
> 零拷贝技术实现的方式通常有 2 种：
>
> - mmap + write
> - sendfile
### mmap + write(去掉 内核缓冲区的数据拷贝到用户的缓冲区里的过程)
在前面我们知道，`read()` 系统调用的过程中会把内核缓冲区的数据拷贝到用户的缓冲区里，于是为了减少这一步开销，我们可以用 `mmap()` 替换 `read()` 系统调用函数。
buf = mmap(file, len);
write(sockfd, buf, len);
> `mmap()` 系统调用函数会直接把内核缓冲区里的数据「**映射**」到用户空间，这样，操作系统内核与用户空间就不需要再进行任何的数据拷贝操作。
>
> 使用 `mmap()` 来代替 `read()`， 可以减少一次数据拷贝的过程。
具体过程如下：
- 应用进程调用了
mmap()后，DMA 会把磁盘的数据拷贝到内核的缓冲区里。接着，应用进程跟操作系统内核「共享」这个缓冲区； - 应用进程再调用
write()，操作系统直接将内核缓冲区的数据拷贝到 socket 缓冲区中，这一切都发生在内核态，由 CPU 来搬运数据； - 最后，把内核的 socket 缓冲区里的数据，拷贝到网卡的缓冲区里，这个过程是由 DMA 搬运的。
发生了 4 次用户态与内核态的上下文切换 发生了 3 次数据拷贝
sendfile
在 Linux 内核版本 2.1 中，提供了一个专门发送文件的系统调用函数 sendfile()，函数形式如下：
#include
ssize_t sendfile(int out_fd, int in_fd, off_t *offset, size_t count);
//前两个参数分别是目的端和源端的文件描述符，后面两个参数是源端的偏移量和复制数据的长度，返回值是实际复制数据的长度。
首先，它可以替代前面的 read() 和 write() 这两个系统调用，这样就可以减少一次系统调用，也就减少了 2 次上下文切换的开销。
其次，该系统调用，可以直接把内核缓冲区里的数据拷贝到 socket 缓冲区里，不再拷贝到用户态，这样就只有 2 次上下文切换，和 3 次数据拷贝。
