如果服務端要提供文件傳輸?shù)墓δ?，我們能想到的最簡單的方式是：將磁盤上的文件讀取出來，然后通過網(wǎng)絡協(xié)議發(fā)送給客戶端。

　　傳統(tǒng) I/O 的工作方式是，數(shù)據(jù)讀取和寫入是從用戶空間到內核空間來回復制，而內核空間的數(shù)據(jù)是通過操作系統(tǒng)層面的 I/O 接口從磁盤讀取或寫入。

　　代碼通常如下，一般會需要兩個系統(tǒng)調用：

　　代碼很簡單，雖然就兩行代碼，但是這里面發(fā)生了不少的事情。

　　首先，期間共發(fā)生了 4 次用戶態(tài)與內核態(tài)的上下文切換，因為發(fā)生了兩次系統(tǒng)調用，一次是 read() ，一次是 write()，每次系統(tǒng)調用都得先從用戶態(tài)切換到內核態(tài)，等內核完成任務后，再從內核態(tài)切換回用戶態(tài)。

　　上下文切換到成本并不小，一次切換需要耗時幾十納秒到幾微秒，雖然時間看上去很短，但是在高并發(fā)的場景下，這類時間容易被累積和放大，從而影響系統(tǒng)的性能。

　　其次，還發(fā)生了 4 次數(shù)據(jù)拷貝，其中兩次是 DMA 的拷貝，另外兩次則是通過 CPU 拷貝的，下面說一下這個過程：

　　次拷貝，把磁盤上的數(shù)據(jù)拷貝到操作系統(tǒng)內核的緩沖區(qū)里，這個拷貝的過程是通過 DMA 搬運的。 第二次拷貝，把內核緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)拷貝到用戶的緩沖區(qū)里，于是我們應用程序就可以使用這部分數(shù)據(jù)了，這個拷貝到過程是由 CPU 完成的。 第三次拷貝，把剛才拷貝到用戶的緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)，再拷貝到內核的 socket 的緩沖區(qū)里，這個過程依然還是由 CPU 搬運的。第四次拷貝，把內核的 socket 緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)，拷貝到網(wǎng)卡的緩沖區(qū)里，這個過程又是由 DMA 搬運的。

　　我們回過頭看這個文件傳輸?shù)倪^程，我們只是搬運一份數(shù)據(jù)，結果卻搬運了 4 次，過多的數(shù)據(jù)拷貝無疑會消耗 CPU 資源，大大降低了系統(tǒng)性能。

　　這種簡單又傳統(tǒng)的文件傳輸方式，存在冗余的上文切換和數(shù)據(jù)拷貝，在高并發(fā)系統(tǒng)里是非常糟糕的，多了很多不必要的開銷，會嚴重影響系統(tǒng)性能。

　　所以，要想提高文件傳輸?shù)男阅?，就需要減少「用戶態(tài)與內核態(tài)的上下文切換」和「內存拷貝」的次數(shù)。