原文：http://blog.onlycatch.com/post/Netty%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%9B%B6%E6%8B%B7%E8%B4%9D
Netty中的零拷貝與我們傳統(tǒng)理解的零拷貝不太一樣。
傳統(tǒng)的零拷貝指的是數(shù)據(jù)傳輸過程中，不需要CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)的拷貝。主要是數(shù)據(jù)在用戶空間與內(nèi)核中間之間的拷貝。
傳統(tǒng)意義的零拷貝
Zero-Copy describes computer operations in which the CPU does not perform the task of copying data from one memory area to another.\
在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式是：
1. `File.read(bytes)`
2. `Socket.send(bytes)`
這種方式需要四次數(shù)據(jù)拷貝和四次上下文切換：
1. 數(shù)據(jù)從磁盤讀取到內(nèi)核的read buffer
2. 數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩沖區(qū)拷貝到用戶緩沖區(qū)
3. 數(shù)據(jù)從用戶緩沖區(qū)拷貝到內(nèi)核的socket buffer
4. 數(shù)據(jù)從內(nèi)核的socket buffer拷貝到網(wǎng)卡接口的緩沖區(qū)
明顯上面的第二步和第三步是沒有必要的，通過java的FileChannel.transferTo方法，可以避免上面兩次多余的拷貝（當(dāng)然這需要底層操作系統(tǒng)支持）
1. 調(diào)用transferTo,數(shù)據(jù)從文件由DMA引擎拷貝到內(nèi)核read buffer
2. 接著DMA從內(nèi)核read buffer將數(shù)據(jù)拷貝到網(wǎng)卡接口buffer
上面的兩次操作都不需要CPU參與，所以就達(dá)到了零拷貝。
Netty中的零拷貝
Netty中也用到了FileChannel.transferTo方法，所以Netty的零拷貝也包括上面將的操作系統(tǒng)級(jí)別的零拷貝。除此之外，在ByteBuf的實(shí)現(xiàn)上，Netty也提供了零拷貝的一些實(shí)現(xiàn)。
關(guān)于ByteBuffer，Netty提供了兩個(gè)接口:
1. ByteBuf
2. ByteBufHolder
對(duì)于ByteBuf，Netty提供了多種實(shí)現(xiàn)：
1. Heap ByteBuf:直接在堆內(nèi)存分配
2. Direct ByteBuf：直接在內(nèi)存區(qū)域分配而不是堆內(nèi)存
3. CompositeByteBuf：組合Buffer
Direct Buffers
直接在內(nèi)存區(qū)域分配空間，而不是在堆內(nèi)存中分配。如果使用傳統(tǒng)的堆內(nèi)存分配，當(dāng)我們需要將數(shù)據(jù)通過socket發(fā)送的時(shí)候，就需要從堆內(nèi)存拷貝到直接內(nèi)存，然后再由直接內(nèi)存拷貝到網(wǎng)卡接口層。
Netty提供的直接Buffer，直接將數(shù)據(jù)分配到內(nèi)存空間，從而避免了數(shù)據(jù)的拷貝，實(shí)現(xiàn)了零拷貝。
Composite Buffers
傳統(tǒng)的ByteBuffer，如果需要將兩個(gè)ByteBuffer中的數(shù)據(jù)組合到一起，我們需要首先創(chuàng)建一個(gè)size=size1+size2大小的新的數(shù)組，然后將兩個(gè)數(shù)組中的數(shù)據(jù)拷貝到新的數(shù)組中。但是使用Netty提供的組合ByteBuf，就可以避免這樣的操作，因?yàn)镃ompositeByteBuf并沒有真正將多個(gè)Buffer組合起來，而是保存了它們的引用，從而避免了數(shù)據(jù)的拷貝，實(shí)現(xiàn)了零拷貝。
對(duì)于FileChannel.transferTo的使用
Netty中使用了FileChannel的transferTo方法，該方法依賴于操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零拷貝。
總結(jié)
Netty的零拷貝體現(xiàn)在三個(gè)方面：
1. Netty的接收和發(fā)送ByteBuffer采用DIRECT BUFFERS，使用堆外直接內(nèi)存進(jìn)行Socket讀寫，不需要進(jìn)行字節(jié)緩沖區(qū)的二次拷貝。如果使用傳統(tǒng)的堆內(nèi)存（HEAP BUFFERS）進(jìn)行Socket讀寫，JVM會(huì)將堆內(nèi)存Buffer拷貝一份到直接內(nèi)存中，然后才寫入Socket中。相比于堆外直接內(nèi)存，消息在發(fā)送過程中多了一次緩沖區(qū)的內(nèi)存拷貝。
2. Netty提供了組合Buffer對(duì)象，可以聚合多個(gè)ByteBuffer對(duì)象，用戶可以像操作一個(gè)Buffer那樣方便的對(duì)組合Buffer進(jìn)行操作，避免了傳統(tǒng)通過內(nèi)存拷貝的方式將幾個(gè)小Buffer合并成一個(gè)大的Buffer。
3. Netty的文件傳輸采用了transferTo方法，它可以直接將文件緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)Channel，避免了傳統(tǒng)通過循環(huán)write方式導(dǎo)致的內(nèi)存拷貝問題。
參考資料
- http://my.oschina.net/plucury/blog/192577
- http://www.infoq.com/cn/articles/netty-high-performance
- 《Netty in Action V5_meap》
