将DMA缓冲区映射到用户空间

将DMA缓冲区映射到用户空间是一种在计算机系统中使用的技术，它允许用户程序直接访问DMA缓冲区中的数据，而无需通过操作系统内核。这种技术可以提高数据传输的效率，并减少内存的使用。

在云计算领域中，DMA缓冲区映射到用户空间的应用场景包括：

大数据处理：在处理大量数据时，DMA缓冲区映射到用户空间可以减少数据传输的时间，从而提高数据处理的效率。
实时数据传输：在实时数据传输的场景中，DMA缓冲区映射到用户空间可以减少数据传输的延迟，从而提高数据传输的质量。
多媒体处理：在多媒体处理的场景中，DMA缓冲区映射到用户空间可以减少数据传输的时间，从而提高多媒体处理的效率。

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【根据网上资料和自己的学习理解零copy】

2.1 read 调用导致用户态到内核态的一次变化，同时，第一次复制开始：DMA（Direct Memory Access，直接内存存取，即不使用 CPU 拷贝数据到内存，而是 DMA 引擎传输数据到内存...2.2 发生第二次数据拷贝，即：将内核缓冲区的数据拷贝到用户缓冲区，同时，发生了一次用内核态到用户态的上下文切换。...2.4 第四次拷贝，数据异步的从 Socket 缓冲区，使用 DMA 引擎拷贝到网络协议引擎。这一段，不需要进行上下文切换。 2.5 write 方法返回，再次从内核态切换到用户态。...方式，sendfile方式； 3、mmap + write 方式使用mmap+write方式代替原来的read+write方式，mmap是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间...，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系；这样就可以省掉原来内核read缓冲区copy数据到用户缓冲区，但是还是需要内核read缓冲区将数据copy到内核socket缓冲区 ?

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将非数字的用户ID映射到位图的方案探讨

一、背景今天技术群里有同学提出想讲非数字的用户 ID 映射到位图中，计划采用 murmur 3 哈希算法，询问冲撞率是多少。...二、方案 2.1 将非数字的用户ID 映射成唯一的数字 2.1.1 直接转换：参考 Base 64 算法自定义转换函数可以参考 base 64 算法，根据自己用户 ID 的的字符构成，改造 Base64...我们可以为用户表新增一个数字的 ID，可以采用分布式 ID 生成器（分布式系统），将老数据生成一遍，新增用户表行时也调用该生成器写入数字的 ID，这样就不需要转换。...分离链接法：当发生冲突时，将具有相同哈希值的记录存储在一个链表中，每个数组槽指向一个链表头节点。这样可以避免移动记录，但需要额外的空间来存储链表节点。...这种方法可以实现最优化的查找性能，但需要较高的计算和空间开销，并且对于动态变化的数据集不适用。融合散列法：当发生冲突时，将具有相同哈希值的记录存储在另一个数组中，并将原始数组槽指向该数组中对应位置。

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将图像像素信息按照坐标映射到参数空间的霍夫变换。

1、点击[Matlab] 2、点击[命令行窗口] 3、按<Enter>键

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面试被问到“零拷贝”！你真的理解吗？

，磁盘控制器把数据直接写入内核read缓冲区，这一步通过DMA完成；接下来就是内核将数据copy到进程的缓冲区；如果进程发起write请求，同样需要把用户缓冲区里面的数据copy到内核的socket缓冲区里面...，然后再通过DMA把数据copy到网卡中，发送出去；你可能觉得这样挺浪费空间的，每次都需要把内核空间的数据拷贝到用户空间中，所以零拷贝的出现就是为了解决这种问题的；关于零拷贝提供了两种方式分别是：mmap...；利用第一条特性可以把内核空间地址和用户空间的虚拟地址映射到同一个物理地址，这样DMA就可以填充对内核和用户空间进程同时可见的缓冲区了，大致如下图所示： ?...3、mmap+write方式使用mmap+write方式代替原来的read+write方式，mmap是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系...；这样就可以省掉原来内核read缓冲区copy数据到用户缓冲区，但是还是需要内核read缓冲区将数据copy到内核socket缓冲区，大致如下图所示： ?

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牛逼哄哄的零拷贝是什么？

；如果没有内核随即向磁盘控制器发出命令，要求从磁盘读取数据，磁盘控制器把数据直接写入内核read缓冲区，这一步通过DMA完成；接下来就是内核将数据copy到进程的缓冲区；如果进程发起write请求，...同样需要把用户缓冲区里面的数据copy到内核的socket缓冲区里面，然后再通过DMA把数据copy到网卡中，发送出去；你可能觉得这样挺浪费空间的，每次都需要把内核空间的数据拷贝到用户空间中，所以零拷贝的出现就是为了解决这种问题的...；利用第一条特性可以把内核空间地址和用户空间的虚拟地址映射到同一个物理地址，这样DMA就可以填充对内核和用户空间进程同时可见的缓冲区了，大致如下图所示：省去了内核与用户空间的往来拷贝，java也利用操作系统的此特性来提升性能...3、mmap+write方式使用mmap+write方式代替原来的read+write方式，mmap是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系...；这样就可以省掉原来内核read缓冲区copy数据到用户缓冲区，但是还是需要内核read缓冲区将数据copy到内核socket缓冲区，大致如下图所示： 4、sendfile方式 sendfile系统调用在内核版本

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你真的理解零拷贝了吗？

，磁盘控制器把数据直接写入内核read缓冲区，这一步通过DMA完成；接下来就是内核将数据copy到进程的缓冲区；如果进程发起write请求，同样需要把用户缓冲区里面的数据copy到内核的socket缓冲区里面...，然后再通过DMA把数据copy到网卡中，发送出去；你可能觉得这样挺浪费空间的，每次都需要把内核空间的数据拷贝到用户空间中，所以零拷贝的出现就是为了解决这种问题的；关于零拷贝提供了两种方式分别是：mmap...，这样DMA就可以填充对内核和用户空间进程同时可见的缓冲区了，大致如下图所示： ?...3.mmap+write方式使用mmap+write方式代替原来的read+write方式，mmap是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系...；这样就可以省掉原来内核read缓冲区copy数据到用户缓冲区，但是还是需要内核read缓冲区将数据copy到内核socket缓冲区，大致如下图所示： ?

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虎牙二面：说说你对 Java “零拷贝”的理解？

；如果没有内核随即向磁盘控制器发出命令，要求从磁盘读取数据，磁盘控制器把数据直接写入内核read缓冲区，这一步通过DMA完成；接下来就是内核将数据copy到进程的缓冲区；如果进程发起write请求，同样需要把用户缓冲区里面的数据...copy到内核的socket缓冲区里面，然后再通过DMA把数据copy到网卡中，发送出去；你可能觉得这样挺浪费空间的，每次都需要把内核空间的数据拷贝到用户空间中，所以零拷贝的出现就是为了解决这种问题的；...；利用第一条特性可以把内核空间地址和用户空间的虚拟地址映射到同一个物理地址，这样DMA就可以填充对内核和用户空间进程同时可见的缓冲区了，大致如下图所示：省去了内核与用户空间的往来拷贝，java也利用操作系统的此特性来提升性能...3.mmap+write方式使用mmap+write方式代替原来的read+write方式，mmap是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系...；这样就可以省掉原来内核read缓冲区copy数据到用户缓冲区，但是还是需要内核read缓冲区将数据copy到内核socket缓冲区，大致如下图所示： 4.sendfile方式 sendfile系统调用在内核版本

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微服务设计原则——高性能：零拷贝

2.内存映射内存映射将用户空间的一段内存区域映射到内核空间，用户对这段内存区域的修改可以直接反映到内核空间，同样，内核空间对这段区域的修改也直接反映到用户空间。...简单来说就是用户空间共享这个内核缓冲区。....); //打开socket buffer = mmap(filefd); //将文件映射到进程空间 write(sockfd, buffer); //将buffer中的内容发送到网络使用内存映射后数据拷贝流如下图所示...（2）将数据的位置和长度的信息的描述符加到套接字缓冲区。（3）DMA 引擎直接将数据从内核缓冲区传递到协议引擎。...可以看出，零拷贝并非真正的没有拷贝，还是有 2 次内核缓冲区的 DMA 拷贝，只是消除了内核缓冲区和用户缓冲区之间的 CPU 拷贝。

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关于零拷贝的一点认识

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3、mmap（内存映射、共享）

mmap：内存映射(内存、用户缓冲区共享一块映射数据) 直接将磁盘文件数基于DMA引擎拷贝据映射到内核缓冲区，同时用户缓冲区是跟内核缓冲区共享一块映射数据，建立映射后，不需要从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区...传统IO，read() 系统调用的过程中会把内核缓冲区的数据拷贝到用户的缓冲区里，为了减少这一步开销，我们可以用 mmap() 替换 read() 系统调用函数。...mmap() 系统调用函数会直接把内核缓冲区里的数据映射到用户空间，这样，操作系统内核与用户空间共享缓冲区，就不需要再进行任何的数据拷贝操作。...接着，应用进程跟操作系统内核「共享」这个缓冲区；2、第二次拷贝：应用进程再调用 write()，操作系统直接将内核缓冲区的数据拷贝到 socket 缓冲区中，这一切都发生在内核态，由 CPU 来搬运数据...；3、第三次拷贝：最后，把内核的 socket 缓冲区里的数据，拷贝到网卡的缓冲区里，这个过程是由 DMA 搬运的。

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零拷贝详解_深拷贝和浅拷贝如何实现

，向 DMA 发起中断信号，告知自己缓冲区已满； 5）DMA 收到磁盘的信号，将磁盘控制器缓冲区中的数据拷贝到内核缓冲区中，此时不占用 CPU，CPU 可以执行其他任务； 6）当 DMA 读取了足够多的数据...，就会发送中断信号给 CPU； 7）CPU 收到 DMA 的信号，知道数据已经准备好，于是将数据从内核拷贝到用户空间，系统调用返回；上面两图参考自：https://zhuanlan.zhihu.com...fr=aladdin 二、优化发展史可参考：《原来 8 张图，就可以搞懂「零拷贝」了》三、如何实现零拷贝 1、mmap 　　mmap 通过内存映射，将文件映射到内核缓冲区，同时，用户空间可以共享内核空间的数据...内核态 -> 用户态）和 4 次拷贝（磁盘文件 DMA 拷贝到内核缓冲区，内核缓冲区 CPU 拷贝到用户缓冲区，用户缓冲区 CPU 拷贝到 Socket 缓冲区，Socket 缓冲区 DMA 拷贝到协议引擎...2、mmap 　　mmap 将磁盘文件映射到内存，支持读和写，对内存的操作会反映在磁盘文件上，适合小数据量读写，需要 4 次上下文切换（用户态 -> 内核态 -> 用户态 -> 内核态 -> 用户态）

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如果不使用零拷贝技术,普通的IO操作在OS层面是如何执行的(二)

拷贝技术替换了传统的read+write技术,减少了一次CPU拷贝,mmap实际上Linux提供的一种内存映射技术,他把用户进程的一段虚拟地址映射到磁盘文件的地址....因此使用mmap技术是为了把内核缓冲区的地址和用户缓冲区进行映射,从而使内核缓冲区地址和应用程序内存的地址进行共享,从而减少内核缓冲区到用户缓冲区的拷贝,如下图上图表示，整个过程会有四次切换,和两次...,减少用户空间和内核空间的来回拷贝....它将内核空间的读缓冲区（read buffer）中对应的数据描述信息（内存地址、地址偏移量）记录到相应的网络缓冲区（ socket buffer）中,由 DMA 根据内存地址、地址偏移量将数据批量地从读缓冲区...上图表示整个过程，发生两次切换,两次DMA拷贝 splice零拷贝技术 splice是sendfile+DMA gather copy 又一次提升,他直接在内核空间的读缓冲区和网络缓冲区建立了通道pipeline

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看一遍就理解：零拷贝详解

，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，这样的话，就可以减少IO的数据拷贝次数啦，示意图如下 3.5 DMA技术 DMA，英文全称是Direct Memory Access，即直接内存访问...DMA收到IO请求后，将请求发送给磁盘；磁盘将数据放入磁盘控制缓冲区，并通知DMA DMA将数据从磁盘控制器缓冲区拷贝到内核缓冲区。...DMA向CPU发出数据读完的信号，把工作交换给CPU，由CPU负责将数据从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区。...mmap是将读缓冲区的地址和用户缓冲区的地址进行映射，内核缓冲区和应用缓冲区共享，所以节省了一次CPU拷贝‘’并且用户进程内存是虚拟的，只是映射到内核的读缓冲区，可以节省一半的内存空间。...CPU将读缓冲区中数据拷贝到socket缓冲区 DMA控制器，异步把数据从socket缓冲区拷贝到网卡，上下文（切换2）从内核态切换回用户态，sendfile调用返回。

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NIO效率高的原理之零拷贝与直接内存映射

read()调用导致上下文从用户态切换到内核态。内核通过sys_read()（或等价的方法）从文件读取数据。DMA引擎执行第一次拷贝：从文件读取数据并存储到内核空间的缓冲区。...当DMA引擎将数据从内核缓冲区传输到协议引擎缓冲区时，第四次拷贝是独立且异步的。...磁盘到内核空间属于DMA拷贝，用户空间与内核空间之间的数据传输并没有类似DMA这种可以不需要CPU参与的传输方式，因此用户空间与内核空间之间的数据传输是需要CPU全程参与的（如上图所示）。...DMA引擎将数据从内核套接字缓冲区传输到协议引擎（第三次数据拷贝）。内核态与用户态切换如下图： ?...直接内存映射 Linux提供的mmap系统调用, 它可以将一段用户空间内存映射到内核空间, 当映射成功后, 用户对这段内存区域的修改可以直接反映到内核空间；同样地，内核空间对这段区域的修改也直接反映用户空间

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物理地址和虚拟地址的分布

之所以需要单独管理 DMA 的物理页面，是因为 DMA 使用物理地址访问内存，不经过 MMU，并且需要连续的缓冲区，所以为了能够提供物理上连续的缓冲区，必须从物理地址空间专门划分一段区域用于 DMA。...比如，当内核要访问 I/O 设备存储空间时，就使用 ioremap() 将位于物理地址高端的 mmio 区内存映射到内核空间的 vmalloc area 中，在使用完之后便断开映射关系。...Linux用户空间虚拟地址分布 ? 用户进程的代码区一般从虚拟地址空间的 0x08048000 开始，这是为了便于检查空指针。...于是，内核将 0~896M 的物理地址空间一对一映射到自己的线性地址空间中，这样它便可以随时访问 ZONE_DMA 和 ZONE_NORMAL 里的物理页面；此时内核剩下的 128M 线性地址空间不足以完全映射所有的...ZONE_HIGHMEM，Linux 采取了动态映射的方法，即按需的将 ZONE_HIGHMEM 里的物理页面映射到 kernel space 的最后 128M 线性地址空间里，使用完之后释放映射关系

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美团一面：说说什么是零拷贝？

读取文件的时候，会从用户态切换为内核态，同时基于 DMA 引擎将磁盘文件拷贝到内核缓冲区。...之所以能够减少一次拷贝，就是因为 mmap 直接将磁盘文件数据映射到内核缓冲区，这个映射的过程是基于 DMA 拷贝的，同时用户缓冲区是跟内核缓冲区共享一块映射数据的，建立共享映射之后，就不需要从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区了...可以看到在图中，已经没有了用户缓冲区，因为用户缓冲区是在用户空间的，所以没有了用户缓冲区也就意味着不需要上下文切换了，就省略了这一步的从内核态切换为用户态。...mmap 将磁盘文件映射到内存，支持读和写，对内存的操作会反映在磁盘文件上，适合小数据量读写，需要 4 次上下文切换（用户态 -> 内核态 -> 用户态 -> 内核态 -> 用户态）和3 次拷贝（磁盘文件...sendfile 是将读到内核空间的数据，转到 socket buffer，进行网络发送，适合大文件传输，只需要 2 次上下文切换（用户态 -> 内核态 -> 用户态）和 2 次拷贝（磁盘文件 DMA

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【Flink】第十八篇：Direct Memory 一箩筐

最后通过 DMA copy 将内核模式下的 socket buffer 中的数据 copy 到网卡设备中传送整个流程中：DMA拷贝2次、CPU拷贝2次、用户空间和内核空间切换4次。...linux的mmap模式 linux mmap函数的作用相当于是内存共享，将内核空间的内存区域和用户空间共享，这样就避免了将内核空间的数据拷贝到用户空间的步骤，通过mmap函数发送数据时上述的步骤如下：...操作系统通过DMA传输将硬盘中的数据复制到内核缓冲区，执行了mmap函数之后，拷贝到内核缓冲区的数据会和用户空间进行共享，所以不需要进行拷贝 2....将内核缓冲区的内存地址映射到用户缓冲区，使得这块内核缓冲区内存被内核和用户共享。...网卡通过DMA传输将socket缓冲区的数据拷贝走并发送数据整个过程中：DMA拷贝2次、CPU拷贝1次、内核空间和用户空间切换0次。

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物理地址和虚拟地址的分布

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零拷贝技术_基因单拷贝

, len); 使用mmap的目的是将内核中读缓冲区的地址与用户空间的缓冲区进行映射，从而实现内核缓冲区与应用陈鼓内存的共享，省去了将数据从内核读缓冲区拷贝到用户缓冲区的过程，内核读缓冲区仍需将数据到内核写缓冲区...用户进程通过mmap函数向内核发起系统调用，上下文从用户态切换为内核态将用户进程的内核空间的读缓冲区与用户空间的缓存区进行内存地址映射 CPU利用DMA控制器将数据从主存或硬盘拷贝到内核空间的读缓冲区...函数向内核发起系统调用，上下文从用户态切换为内核态 CPU利用DMA控制器将数据从主存或硬盘拷贝到内核空间的读缓冲区 CPU将读缓冲区的数据拷贝到网络缓冲区 CPU利用DMA控制器将数据从网络缓冲区拷贝到网卡进行数据传输...CPU利用DMA控制器将数据从主存或硬盘拷贝到内核空间的读缓冲区 CPU将读缓冲区的文件描述符和数据长度拷贝到网络缓冲区 基于文件描述符和数据长度，CPU利用DMA控制器的gather/scatter...，这个缓冲区能被同时映射到用户空间和内核态，内核和用户共享这个缓冲区池 Linux零拷贝对比无论是传统 I/O 拷贝方式还是引入零拷贝的方式，2 次 DMA Copy 是都少不了的，因为两次 DMA

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彻底理解零拷贝的原理以及Java代码的实现

socket缓冲区拷贝到网卡的buf(DMA COPY) 可以看到,一次read-send模型中, 利用sendFile系统调用后, 可以将4次数据拷贝减少到3次, 4次上下文切换减少到2次, 2次CPU...上根据socekt缓冲区的offset和size从内核缓冲区中直接拷贝数据从内核态返回到用户态(第二次上下文切换) 最后数据拷贝变成只有两次DMA COPY: 硬盘拷贝到内核缓冲区(DMA COPY)...这就要说到MMAP（内存映射） MMAP(内存映射文件), 是指将文件映射到进程的地址空间去, 实现硬盘上的物理地址跟进程空间的虚拟地址的一一对应关系....MappedByteBuffer buffer = fileChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, fileChannel.size()); 直接内存（mmap技术）将文件直接映射到内核空间的内存...而是直接在内核空间直接进行操作，省去了内核空间拷贝到用户空间这一步操作。 NIO的直接内存是由MappedByteBuffer实现的。

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