Linux Sendfile 的优势

Posted 2020-09-23 mthoutai

Sendfile 函数在两个文件描写叙述符之间直接传递数据(全然在内核中操作，传送)，从而避免了内核缓冲区数据和用户缓冲区数据之间的拷贝，操作效率非常高，被称之为零拷贝。

Sendfile 函数的定义例如以下：

#include<sys/sendfile.h>

ssize_t sendfile(int out_fd,int in_fd,off_t*offset,size_t count);

 

传统方式read/write send/recv

在传统的文件传输里面（read/write方式），在实现上事实上是比較复杂的，须要经过多次上下文的切换。我们看一下例如以下两行代码：   

1. read(file, tmp_buf, len);       

2. write(socket, tmp_buf, len);  

 

 以上两行代码是传统的read/write方式进行文件到socket的传输。

 

当须要对一个文件进行传输的时候，其详细流程细节例如以下：

 

1、调用read函数，文件数据被copy到内核缓冲区

2、read函数返回。文件数据从内核缓冲区copy到用户缓冲区

3、write函数调用。将文件数据从用户缓冲区copy到内核与socket相关的缓冲区。

4、数据从socket缓冲区copy到相关协议引擎。

 

以上细节是传统read/write方式进行网络文件传输的方式，我们能够看到，在这个过程其中。文件数据实际上是经过了四次copy操作：

 

硬盘—>内核buf—>用户buf—>socket相关缓冲区(内核)—>协议引擎

新方式sendfile

而sendfile系统调用则提供了一种降低以上多次copy。提升文件传输性能的方法。

Sendfile系统调用是在2.1版本号内核时引进的：

 

1. sendfile(socket, file, len);   

 

 

执行流程例如以下：

 

1、sendfile系统调用，文件数据被copy至内核缓冲区

2、再从内核缓冲区copy至内核中socket相关的缓冲区

3、最后再socket相关的缓冲区copy到协议引擎

 

相较传统read/write方式，2.1版本号内核引进的sendfile已经降低了内核缓冲区到user缓冲区。再由user缓冲区到socket相关 缓冲区的文件copy，而在内核版本号2.4之后，文件描写叙述符结果被改变，sendfile实现了更简单的方式，系统调用方式仍然一样，细节与2.1版本号的 不同之处在于，当文件数据被拷贝到内核缓冲区时，不再将全部数据copy到socket相关的缓冲区，而是只将记录数据位置和长度相关的数据保存到 socket相关的缓存，而实际数据将由DMA模块直接发送到协议引擎，再次降低了一次copy操作。