更新时间:2022-08-25 16:01
操作系统某些组件(例如驱动程序、文件系统和网络协议栈)若采用零复制技术,则能极大地增强了特定应用程序的性能,并更有效地利用系统资源。通过使CPU得以完成其他而非将机器中的数据复制到另一处的任务,性能也得到了增强。另外,零复制操作减少了在用户空间与内核空间之间切换模式的次数。
举例来说,如果要读取一个文件并通过网络发送它,传统方式下每个读/写周期都需要复制两次数据和切换两次上下文,而数据的复制都需要依靠CPU。通过零复制技术完成相同的操作,上下文切换减少到两次,并且不需要CPU复制数据。
零复制协议对于网络链路容量接近或超过CPU处理能力的高速网络尤为重要。在这种网络下,CPU几乎将所有时间都花在复制要传送的数据上,因此将成为使通信速率低于链路容量的瓶颈。
实现零复制的软件通常依靠基于直接存储器访问(DMA)的复制,以及通过内存管理单元(MMU)的内存映射。这些功能需要特定硬件的支持,并通常涉及到特定存储器的对齐。
一种较新的方式为使用异构系统架构(HSA),便于CPU和GPU以及其他处理器传递指针。这需要CPU和GPU使用统一地址空间。
数种操作系统都通过特定API支持文件的零复制。
Linux内核通过各个系统调用支持零复制,例如sys/socket.h的sendfile、sendfile64以及splice。它们部分在POSIX中指定,因此也存在于BSD内核或IBM AIX中,部分则是Linux内核API中独有。
Microsoft Windows通过TransmitFile API支持零复制。
Java输入流可以通过java.nio.channels支持零复制。FileChannel的transferTo()方法也可以支持零复制(如果底层操作系统支持)。
远程直接内存访问(RDMA)协议深度依赖零复制技术。