sendfile学习

Posted 2020-08-28 笨鸟居士的博客

参考

https://zhuanlan.zhihu.com/p/20768200?refer=auxten

 

而成本很多时候的体现就是对计算资源的消耗，其中最重要的一个资源就是CPU资源。

 

Sendfile(2)在这个时代背景下于2003年前后被加入Linux Kernel，陆续在各大UNIX、Linux、Solaris平台上获得了支持。这个系统内核调用本身被设计出来是用来从磁盘到TCP协议栈拷贝数据用的，但也我们也是可以把它用来做两个文件之间的数据拷贝。

在Linux Kernel 2.6版本中，这个系统调用的原型是这样的：

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

• in_fd 被打开是等待读数据的fd.
• out_fd 被打开是等待写数据的fd.
• Offset 是在正式开始读取数据之前应该向前偏移的byte数.
• count 是需要在两个fd之间“搬移”的数据的byte数.

参数特别注意的是：in_fd必须是一个支持mmap函数的文件描述符，也就是说必须指向真实文件，不能使socket描述符和管道。

out_fd必须是一个socket描述符。

由此可见sendfile几乎是专门为在网络上传输文件而设计的。

在sendfile(2)出现之前，我们想要把一个文件发送到socket上需要进行如下几个步骤：

1. 调用read(2)函数，文件数据被copy到内核缓冲区
2. read(2)函数返回，文件数据从内核缓冲区copy到用户缓冲区
3. write(2)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。

 

 

相比sendfile(2)，“Read & Write”方式带来的性能损耗主要有两点：

1. 不必要的内存拷贝。
2. 系统调用带来的额外的用户态/内核态上下文切换（Context Switch）。

 

 

而我们知道，上下文切换涉及到非常多的CPU、内存堆栈的操作，会让分支预测失败率大增，所以频繁的上线文切换是高性能编程的大忌。类UNIX操作系统里都有一个系统命令vmstat可以展示当前系统的“Context Switch”的量（--system--下的cs列）：