DMA、零拷贝和写时复制

DMA

• 全称 Direct Memory Access(直接存储器访问)

• 实现原理

  • 当CPU初始化一个传输动作后，DMA控制器可自动将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间
  • 整个复制过程无需CPU参与，可节省CPU资源

• 可用于IO设备和内存之间的传输，或者内存和内存之间的传输

零拷贝

• 全称 Zero-Copy

• 当服务器收到http请求时，运行在用户空间上的httpd服务将执行以下操作：

  • 要求内核访问物理存储中的数据
  • 等待数据准备就绪
  • 从内核空间缓冲区获取数据（消耗CPU）
  • 对数据进行一些更改
  • 将数据发送到TCP套接字的发送方缓冲区（消耗CPU）
  • 数据通过网卡向外传输

• 实现原理

  • 通过零拷贝，我们可以直接将数据从“内核空间缓冲区”复制到“发送方缓冲区”
  • 从而避免内核空间和用户空间之间不必要的复制操作，可节省CPU资源

写时复制

• 全称Copy-On-Write

• 当子进程被fork时，所有的内存页都会被复制，这会消耗大量的内存空间和时间

• 实现原理

  • 子进程在fork出来后先共享父进程的内存页，然后在需要修改数据时才去复制相应的内存页
  • 从而避免了fork时大量的复制操作，可节省CPU资源