服務(wù)端要向客戶端連接發(fā)送一個(gè)文件，一般過(guò)程如下：

• 服務(wù)端首先調(diào)用 read() 函數(shù)讀取文件內(nèi)容。

• 服務(wù)端通過(guò)調(diào)用 write()/send() 函數(shù)將文件內(nèi)容發(fā)送給客戶端連接。

上面過(guò)程如下圖所示：

從上圖可以看出，在發(fā)送文件的過(guò)程中，首先需要將文件頁(yè)緩存（Page Cache）從內(nèi)核態(tài)復(fù)制到用戶態(tài)緩存中，然后再?gòu)挠脩魬B(tài)緩存復(fù)制到客戶端的 Socket 緩沖區(qū)中。

其實(shí)在上面的過(guò)程中，復(fù)制文件數(shù)據(jù)到用戶態(tài)緩存這個(gè)操作是多余的，我們完全可以直接把文件頁(yè)緩存的數(shù)據(jù)復(fù)制到 Socket 緩沖區(qū)即可，這樣就可以減少一次拷貝數(shù)據(jù)的操作。

為了實(shí)現(xiàn)這樣的功能，內(nèi)核提供了一個(gè)名為 splice() 的系統(tǒng)調(diào)用，使用 splice() 系統(tǒng)調(diào)用可以避免從內(nèi)核態(tài)拷貝數(shù)據(jù)到用戶態(tài)。

不需要將內(nèi)核態(tài)的數(shù)據(jù)拷貝到用戶態(tài)緩存的技術(shù)被稱為：零拷貝技術(shù)。

下面我們將介紹 splice() 系統(tǒng)調(diào)用的原理和實(shí)現(xiàn)。

【文章福利】小編推薦自己的Linux內(nèi)核技術(shù)交流群:【891587639】整理了一些個(gè)人覺(jué)得比較好的學(xué)習(xí)書籍、視頻資料共享在群文件里面，有需要的可以自行添加哦?。。。ê曨l教程、電子書、實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目及代碼)??

splice 使用實(shí)例

如果服務(wù)端要發(fā)送文件給客戶端，使用 read()/write() 方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的話，代碼如下所示：

上面代碼的流程比較簡(jiǎn)單，如下：

• 首先通過(guò)調(diào)用 stat() 系統(tǒng)調(diào)用獲取文件的大小。

• 然后通過(guò)調(diào)用 read() 系統(tǒng)調(diào)用讀取文件內(nèi)容。

• 最后通過(guò)調(diào)用 write() 系統(tǒng)調(diào)用將文件內(nèi)容發(fā)送給客戶端連接。

從上面的代碼可以看出，使用 read()/write() 方式發(fā)送文件給客戶端，首先需要將文件內(nèi)容讀到用戶態(tài)緩存中，然后才能發(fā)送給客戶端連接。

然而，將文件內(nèi)容讀取到用戶態(tài)緩存這個(gè)過(guò)程是多余的，我們看看怎么使用 splice() 系統(tǒng)調(diào)用來(lái)避免將文件內(nèi)容拷貝到用戶態(tài)緩存。

使用 splice() 發(fā)送文件時(shí)，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)管道作為中轉(zhuǎn)，代碼如下：

從上面代碼可以看出，使用 splice() 發(fā)送文件時(shí)，我們并不需要將文件內(nèi)容讀取到用戶態(tài)緩存中，但需要使用管道作為中轉(zhuǎn)。

其實(shí)這里的管道只是作為一個(gè)通道，并不會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)拷貝的，如下圖所示：

對(duì)比 read()/write() 版本的原理圖，可以看出 splice() 版本省去了拷貝文件內(nèi)容到用戶態(tài)緩存這個(gè)步驟。

總結(jié)

本文主要介紹了使用 read()/write() 方式傳輸文件與使用 splice() 方式傳輸文件的原理，也提供了這兩種方式的實(shí)例代碼。

當(dāng)然，從原理上看，使用 splice() 方式傳輸文件會(huì)比 read()/write() 方式性能要高。但如果真實(shí)測(cè)試這兩種方式，會(huì)發(fā)現(xiàn)性能相差并不大。這是由于 splice() 方式雖然減少了數(shù)據(jù)拷貝過(guò)程，但是其處理邏輯比 read()/write() 方式更為復(fù)雜，所以性能提升并不理想，有興趣的讀者可以自己測(cè)試一下。

下一篇文章，我們將會(huì)介紹 splice() 的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

原文作者：Linux內(nèi)核那些事