splice 原理重溫

在《splice使用》一文中介紹了 的原理和使用，現(xiàn)在我們來分析一下 的代碼實(shí)現(xiàn)。splice``splice

我們先來回顧一下 ?的原理：splice

如上圖所示，使用 拷貝數(shù)據(jù)時(shí)，需要通過管道作為中轉(zhuǎn)。首先將 綁定到 的寫端，然后通過 的讀端讀取到 的數(shù)據(jù)，并且拷貝到 緩沖區(qū)中。splice``splice``頁緩存``管道``管道``頁緩存``socket

管道的實(shí)現(xiàn)可以參考：《圖解 |Linux進(jìn)程通信 - 管道實(shí)現(xiàn)》

我們在《圖解 |Linux進(jìn)程通信 - 管道實(shí)現(xiàn)》一文中介紹過，管道有個(gè) ，這個(gè) 需要綁定真實(shí)的物理內(nèi)存頁。而 splice 就是將管道的 綁定到文件的 ，如下圖所示：環(huán)形緩沖區(qū)``環(huán)形緩沖區(qū)``環(huán)形緩沖區(qū)``頁緩存

通過將文件頁緩存綁定到管道的環(huán)形緩沖區(qū)后，就可以通過管道的讀端讀取文件頁緩存的數(shù)據(jù)。

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splice 代碼實(shí)現(xiàn)

在《splice使用》一文中介紹過 的使用過程，要將文件內(nèi)容發(fā)送到客戶端連接的步驟如下：splice

1. 首先，使用 ?系統(tǒng)調(diào)用將文件的內(nèi)容與管道綁定。splice()

2. 然后，使用 系統(tǒng)調(diào)用將管道的數(shù)據(jù)拷貝到客戶端連接 socket。splice()

我們先來看看 ?系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)，代碼如下：splice()

splice()系統(tǒng)調(diào)用主要調(diào)用 函數(shù)進(jìn)行下一步處理，我們來分析一下 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。函數(shù)主要分兩種情況進(jìn)行處理，代碼如下：do_splice()``do_splice()``do_splice()

如上面代碼所示， 函數(shù)分兩種情況處理，如下：do_splice()

1. 如果輸入端是一個(gè)管道，則調(diào)用 ?函數(shù)進(jìn)行處理。do_splice_from()

2. 如果輸出端是一個(gè)管道，則調(diào)用 ?函數(shù)進(jìn)行處理。do_splice_to()

下面我們分別來說明這兩種情況的處理過程。

1. 輸入端是一個(gè)管道

如果輸入端是一個(gè)管道（也就是說從管道拷貝數(shù)據(jù)到輸出端句柄），那么將會調(diào)用 ?函數(shù)進(jìn)行處理， 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)如下：do_splice_from()``do_splice_from()

如果輸出端是一個(gè)普通文件，那么 將會指向 函數(shù)。如果輸出端是一個(gè) socket，那么 將會指向 函數(shù)。out->f_op->splice_write()``generic_file_splice_write()``out->f_op->splice_write()``generic_splice_sendpage()

下面將以 ?函數(shù)作為分析對象， 函數(shù)會調(diào)用 ?進(jìn)行下一步處理，如下所示：generic_file_splice_write()``generic_file_splice_write()``__splice_from_pipe()

我們接著來分析 ?函數(shù)的實(shí)現(xiàn)：__splice_from_pipe()

對 ?函數(shù)進(jìn)行簡化后，邏輯就很簡單。主要過程如下：__splice_from_pipe()

1. 獲取管道環(huán)形緩沖區(qū)（管道的實(shí)現(xiàn)可以參考《圖解 |Linux進(jìn)程通信 - 管道實(shí)現(xiàn)》一文）。

2. 調(diào)用 ?函數(shù)把管道環(huán)形緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)拷貝到輸出端的文件中。pipe_to_file()

所以，輸入端是一個(gè)管道的調(diào)用鏈如下：

2. 輸出端是一個(gè)管道

如果輸出端是一個(gè)管道（也就是說將輸入端與管道綁定），那么將會調(diào)用 ?函數(shù)進(jìn)行處理， 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)如下：do_splice_to()``do_splice_to()

如果輸入端是一個(gè)普通文件，那么 將會指向 函數(shù)。如果輸出端是一個(gè) socket，那么 將會指向 函數(shù)。in->f_op->splice_read()``generic_file_splice_read()``in->f_op->splice_read()``sock_splice_read()

下面將以 ?函數(shù)作為分析對象， 函數(shù)會調(diào)用 ?進(jìn)行下一步處理，如下所示：generic_file_splice_read()``generic_file_splice_read()``__generic_file_splice_read()

__generic_file_splice_read()函數(shù)的代碼比較長，為了更易于分析，所以對其進(jìn)行了精簡。從精簡后的代碼可以看出， 函數(shù)主要完成 4 個(gè)步驟：__generic_file_splice_read()

1. 查找要綁定的頁緩存是否已經(jīng)存在（已經(jīng)從硬盤同步到頁緩存）。

2. 如果還有沒有同步到內(nèi)核的頁緩存，那么申請新的頁緩存。

3. 如果頁緩存與硬盤的數(shù)據(jù)不一致，那么先從硬盤同步到頁緩存。

4. 調(diào)用 ?函數(shù)將頁緩存與管道綁定。splice_to_pipe()

所以最終會調(diào)用 ?函數(shù)將頁緩存與管道綁定，我們來看看 ?函數(shù)的實(shí)現(xiàn)：

splice_to_pipe()函數(shù)代碼雖然比較長，但是邏輯很簡單，就是將管道的環(huán)形緩沖區(qū)與文件的頁緩存進(jìn)行綁定，這樣就能過通過管道的讀端來讀取頁緩存的數(shù)據(jù)。

所以，輸出端是一個(gè)管道的調(diào)用鏈如下：

總結(jié)

本文主要介紹了 ?的原理與實(shí)現(xiàn)， 是 ?的一種實(shí)現(xiàn)。希望通過本文，能夠讓讀者對 ?有更深入的理解。splice``splice``零拷貝技術(shù)``零拷貝技術(shù)

當(dāng)然本文也忽略了很多實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，所以在閱讀的過程中遇到某些細(xì)節(jié)不理解的時(shí)候，可以直接閱讀源代碼來解疑。