来源：https://mp.weixin.qq.com/s/c01E7NJv9MLIGkS5PdmLUg 作者：占小狼

从一个文件中读出数据并将数据传到另一台服务器上：

伪代码如下：

File.read(file, buf, len);
Socket.send(socket, buf, len);

这种方式一共涉及了4次数据拷贝：

1、应用程序中调用 read() 方法，这里会涉及到一次上下文切换（用户态->内核态），底层采用DMA（direct memory access）读取磁盘的文件，并把内容存储到内核地址空间的读取缓存区。

2、由于应用程序无法访问内核地址空间的数据，如果应用程序要操作这些数据，得把这些内容从读取缓冲区拷贝到用户缓冲区。 read() 调用的返回引发一次上下文切换（内核态->用户态），现在数据已经被拷贝到了用户地址空间缓冲区，如果有需要，可以操作修改这些内容。

3、我们最终目的是把这个文件内容通过Socket传到另一个服务中，调用Socket的 send()方法，又涉及到一次上下文切换（用户态->内核态），同时，文件内容被进行第三次拷贝，这次的缓冲区与目标套接字相关联，与读取缓冲区无关。

这里相当于程序把接收的数据写到缓冲区

4、 send()调用返回，引发第四次的上下文切换，同时进行第四次拷贝，DMA把数据从目标套接字相关的缓存区传到协议引擎进行发送。

"整个过程中，过程1和4是由DMA负责，并不会消耗CPU，只有过程2和3的拷贝需要CPU参与"

以上过程中好几次的拷贝都是多余的，十分影响性能。

于是，零拷贝出现。

直接把内核态读取缓存冲区数据直接拷贝到套接字相关的缓存区：

这样改进之后，其优点是：

• 拷贝次数从四次减少到了三次（其中DMA copy 2次，CPU copy 1次）。
• 上下文切换的次数从四次减少到了两次

如何实现：

在Java中，FileChannel的transferTo() 方法可以实现这个过程，该方法将数据从文件通道传输到给定的可写字节通道， 上面的 file.read()和 socket.send() 调用动作可以替换为 transferTo() 调用

其中还需要一次的CPU参与，其实零拷贝还可以进行优化。

如果底层网络接口卡支持收集操作的话，就可以进一步的优化：

具体过程：

1、transferTo() 方法使用 DMA 将文件内容拷贝到内核读取缓冲区。

2、避免了内容的整体拷贝，只把包含数据位置和长度信息的描述符追加到套接字缓冲区，DMA 引擎直接把数据从内核缓冲区传到协议引擎，从而消除了最后一次 CPU参与的拷贝动作。