sendfile原理，實現文件傳輸性能的提升

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在apache，nginx，lighttpd等web服務器當中，都有一項sendfile相關的配置，在一些網上的資料都有談到sendfile會提升文件傳輸性能，那sendfile到底是什麼呢？它的原理又是如何呢？

在傳統的文件傳輸裏面（read/write方式），在實現上其實是比較複雜的，需要經過多次上下文的切換，我們看一下如下兩行代碼：

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

       以上兩行代碼是傳統的read/write方式進行文件到socket的傳輸。

當需要對一個文件進行傳輸的時候，其具體流程細節如下：
1、調用read函數，文件數據被copy到內核緩衝區
2、read函數返回，文件數據從內核緩衝區copy到用戶緩衝區
3、write函數調用，將文件數據從用戶緩衝區copy到內核與socket相關的緩衝區。
4、數據從socket緩衝區copy到相關協議引擎。

以上細節是傳統read/write方式進行網絡文件傳輸的方式，我們可以看到，在這個過程當中，文件數據實際上是經過了四次copy操作：

硬盤—>內核buf—>用戶buf—>socket相關緩衝區—>協議引擎

而sendfile系統調用則提供了一種減少以上多次copy，提升文件傳輸性能的方法。Sendfile系統調用是在2.1版本內核時引進的：

sendfile(socket, file, len);

運行流程如下：
1、sendfile系統調用，文件數據被copy至內核緩衝區
2、再從內核緩衝區copy至內核中socket相關的緩衝區
3、最後再socket相關的緩衝區copy到協議引擎

相較傳統read/write方式，2.1版本內核引進的sendfile已經減少了內核緩衝區到user緩衝區，再由user緩衝區到socket相關緩衝區的文件copy，而在內核版本2.4之後，文件描述符結果被改變，sendfile實現了更簡單的方式，系統調用方式仍然一樣，細節與2.1版本的不同之處在於，當文件數據被複制到內核緩衝區時，不再將所有數據copy到socket相關的緩衝區，而是僅僅將記錄數據位置和長度相關的數據保存到socket相關的緩存，而實際數據將由DMA模塊直接發送到協議引擎，再次減少了一次copy操作。

以上描述雖然簡單，但實際情況會更加複雜，本文只希望以簡單的方式大致上講解sendfile的原理，並不奢望通過本文能夠闡述出所有的細節，我也沒這水平，希望此文對各位朋友有所幫助。

參考自：http://www.linuxjournal.com/article/6345