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皆さん、こんにちは。今日は Linux のゼロコピー テクノロジについて話しましょう。 sendfile システム コールをエントリ ポイントとして使用して、ゼロコピー テクノロジの基本原理を深く調査します。ゼロコピーテクノロジーの中心的な考え方は、データ伝送経路を最適化することでメモリ間のデータのコピーを最小限に抑え、データ伝送の効率とパフォーマンスを向上させることです。
Linux ゼロコピー テクノロジは、データ転送を最適化するために使用されるテクノロジであり、カーネル モードとユーザー モード間のデータ コピーの数を削減することで、データ転送の効率を向上させます。
データ送信のプロセス中、通常、送信を完了する前に、データをカーネル バッファからアプリケーション バッファにコピーし、次にアプリケーション バッファからネットワーク デバイスのバッファにコピーする必要があります。
ゼロコピー テクノロジの利点は、中間のコピー手順を必要とせずにデータを直接送信できることであり、これによりデータ送信の効率が向上します。
Linux ゼロコピー テクノロジの実装:
sendfile システム コールは、あるファイル記述子から別のファイル記述子の送信バッファにデータをコピーすることにより、カーネル空間内でファイル データを直接転送できます。このようにして、データはネットワーク プロトコル スタックを介して直接送信され、ユーザー空間とカーネル空間の間で頻繁に行われるデータ コピー操作を回避できます。
これにより、カーネルとユーザー空間の間でのデータのコピーが回避され、送信効率が向上します。
sendfile システムコール関数プロトタイプ:
リーリー従来の方法を使用してソケット経由でファイルを送信するには、比較的長いパスを実行する必要があります。
パス: ディスク -> ファイル ページ キャッシュ -> ユーザー バッファ -> ソケット バッファ -> ネットワーク カード。
コンテキスト切り替えとメモリコピーの条件は以下のとおりです。
3.2 sendfile はファイルを送信します
パス: ディスク -> ファイル ページ キャッシュ -> ソケット バッファ -> ネットワーク カード。
コンテキスト切り替えとメモリコピーの条件は以下のとおりです。
コンテキストスイッチ: 2回(sendfile呼び出し、sendfileリターン)
DMAコピー:2回
CPU コピー: 1 回 (ファイル ページ キャッシュ -> ソケット バッファ)
###写真###3.3 Sendfileの実装原則
sendfile 実装の中核はパイプです。パイプは、パイプを介したプロセス間通信など、Linux システムで広く使用されています。
3.4 セクション
sendfile を使用してファイルを送信すると、2 つのコンテキスト スイッチと 1 つの CPU コピーを削減できます。実際のアプリケーション シナリオで多数のファイルを送信する必要がある場合、sendfile を使用するとシステム パフォーマンスが大幅に向上します。
4. パイプライン
パイプは struct Pipe_inode_info 構造によって定義されます。このデータ構造には 4 つの重要なメンバーがあります:
パイプ バッファーは struct Pipe_buffer によって定義され、これには 3 つの重要なメンバーがあります。
パイプがいっぱいか空かを判断しますか?
パイプライン完全判定:
head – tail >=ring_size、パイプがいっぱいであることを示します。
パイプが空かどうかの判定:
head == tail、パイプが空であることを示します。
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