linux支持的零拷贝类型以及java对应的支持

在之前整理的零拷贝文章基础上

https://blog.csdn.net/zlpzlpzyd/article/details/135321197

https://blog.csdn.net/zlpzlpzyd/article/details/135317834

得出如下

因为开发的程序很多运行在 linux 操作系统上，所以用 linux 进行讲解

linux 调用方式	dma复制次数	cpu复制次数	用户态切换次数	内核态切换次数	系统调用次数	对应 java 实现	备注
传统io（read+write）	2	2	2	2	2	InputStream 和OutputStream 的实现类 Writer 和 Reader 的实现类	数据需要通过 cpu 从内核态复制到用户态
mmap+write	2	1	2	2	2	MappedByteBuffer	采用虚拟内存，多个虚拟内存可以指向同一个物理地址。利用这个特性，可以把内核空间和用户空间的虚拟地址映射到同一个物理地址，这样在I/O操作时就不需要来回复制。将内核中的读缓冲区与用户空间的缓冲区进行映射，所有的IO都在内核中完成。 通过类似指针的方式操作 page cache，cpu 的复制在内核执行，不需要复制到应用程序。
sendfile	2	1	1	1	1	FileChannel 的 transferFrom() 和 transferTo()	替代前面的 read() 和 write() 这两个系统调用
sendfile+DMA scatter/gather	2	0	1	1	1	无	将 cpu 的复制操作交给网卡去做，需要网卡支持并且提供对应的驱动程序。
direct io	2	0	1	1	1	在 java 10 中提供了 api
splice	2	0	1	1	1	无	splice函数用于在两个文件描述符之间移动数据，而不需要数据在内核空间和用户空间中来回拷贝。 使用splice函数时输入和输出至少有一个是管道文件描述符。 只适用于将数据从文件拷贝到套接字上，限定了它的使用范围。
tee	2	0	1	1	1	无	在两个管道文件描述符之间复制数据，并且它是直接复制，不会将数据读出。

如上述表格，在传统 io 的基础上，mmap 方式少了一次 cpu 复制，sendfile 相比  mmap 少了1次用户态切换，1次内核态切换，系统调用少了1次，sendfile+DMA scatter/gather 在单纯的 sendfile 调用基础上少了1次cpu复制，后面的 direct io、splice、tee 在资源消耗上类似。

由此可见，对于 io 的问题无论怎么优化，dma复制的次数、用户态和内核态切换的次数、调用操作系统 api 的次数都是无法避免的，因为开发的程序运行在用户态，调用操作系统 api 就要进行用户态和内核态切换。

针对 splice 功能在 openjdk 的 bug 里提出了，但是还没解决

https://bugs.openjdk.org/browse/JDK-8303934

tee 的功能还不支持

参考链接

https://www.toutiao.com/article/7100795589604033059

https://juejin.cn/post/6862877857258045453

https://www.jianshu.com/p/fad3339e3448

https://zhuanlan.zhihu.com/p/78869158

https://zhuanlan.zhihu.com/p/592397046

https://zhuanlan.zhihu.com/p/573893175

https://zhuanlan.zhihu.com/p/608726921