sendfile最佳化檔案拷貝

原文地址：http://www.vpsee.com/2009/07/linux-sendfile-improve-performance/

現在流行的 網頁伺服器裡面都提供 sendfile 選項用來提高伺服器效能，那到底 sendfile 是什麼，怎麼影響效能的呢。sendfile 實際上是 Linux 2.0+ 以後的推出的一個系統調用，網頁伺服器可以通過調整自身的配置來決定是否利用 sendfile 這個系統調用。先來看一下不用 sendfile 的傳統網路傳輸過程：

read(file, tmp_buf, len);
write(socket, tmp_buf, len);

硬碟 >> kernel buffer >> user buffer >> kernel socket buffer >> 協議棧

一般來說一個網路應用是通過讀硬碟資料，然後寫資料到 socket 來完成網路傳輸的。上面2行用代碼解釋了這一點，不過上面2行簡單的代碼掩蓋了底層的很多操作。來看看底層是怎麼執行上面2行代碼的：

1、系統調用 read() 產生一個環境切換：從 user mode 切換到 kernel mode，然後 DMA 執行拷貝，把檔案資料從硬碟讀到一個 kernel buffer 裡。
2、資料從 kernel buffer 拷貝到 user buffer，然後系統調用 read() 返回，這時又產生一個環境切換：從kernel mode 切換到 user mode。
3、系統調用 write() 產生一個環境切換：從 user mode 切換到 kernel mode，然後把步驟2讀到 user buffer 的資料拷貝到 kernel buffer（資料第2次拷貝到 kernel buffer），不過這次是個不同的 kernel buffer，這個 buffer 和 socket 相關聯。
4、系統調用 write() 返回，產生一個環境切換：從 kernel mode 切換到 user mode（第4次切換了），然後 DMA 從 kernel buffer 拷貝資料到協議棧（第4次拷貝了）。

上面4個步驟有4次環境切換，有4次拷貝，我們發現如果能減少切換次數和拷貝次數將會有效提升效能。在kernel 2.0+ 版本中，系統調用 sendfile() 就是用來簡化上面步驟提升效能的。sendfile() 不但能減少切換次數而且還能減少拷貝次數。

再來看一下用 sendfile() 來進行網路傳輸的過程：

sendfile(socket, file, len);

硬碟 >> kernel buffer (快速拷貝到kernel socket buffer) >> 協議棧

1、系統調用 sendfile() 通過 DMA 把硬碟資料拷貝到 kernel buffer，然後資料被 kernel 直接拷貝到另外一個與 socket 相關的 kernel buffer。這裡沒有 user mode 和 kernel mode 之間的切換，在 kernel 中直接完成了從一個 buffer 到另一個 buffer 的拷貝。
2、DMA 把資料從 kernel buffer 直接拷貝給協議棧，沒有切換，也不需要資料從 user mode 拷貝到 kernel mode，因為資料就在 kernel 裡。

步驟減少了，切換減少了，拷貝減少了，自然效能就提升了。這就是為什麼說在 Nginx 設定檔裡開啟 sendfile on 選項能提高 web serve r效能的原因。（參見：64MB VPS 上最佳化Nginx）

 

效能測試參考文章地址：

http://blog.csdn.net/crazyguang/archive/2008/05/09/2423708.aspx