0

0

如何在c++中实现零拷贝(Zero-Copy)数据传输? (网络编程优化)

冰火之心

冰火之心

发布时间:2026-01-29 08:51:59

|

870人浏览过

|

来源于php中文网

原创

零拷贝指避免用户态与内核态间重复内存拷贝,如sendfile()直接在内核中将文件数据送入socket缓冲区,省去用户缓冲区拷贝;splice()更灵活但需pipe中介;mmap()+write()仍有一次内核拷贝,非真正零拷贝。

如何在c++中实现零拷贝(zero-copy)数据传输? (网络编程优化)

什么是零拷贝在 C++ 网络编程中的实际含义

零拷贝不是“完全不拷贝”,而是避免 user spacekernel space 之间重复的内存拷贝。典型场景是:应用从磁盘读文件 → 拷贝到用户缓冲区 → 再拷贝到内核 socket 缓冲区 → 发送。真正能省掉的是中间那一次用户态内存拷贝。

Linux 下最实用的零拷贝系统调用:sendfile() 和 splice()

sendfile() 是最常用、兼容性最好的选择,适用于文件 → socket 的传输;splice() 更灵活(支持 pipe 作为中介),但要求至少一端是 pipe,且对文件偏移控制更严格。

  • sendfile() 不需要用户分配缓冲区,直接由内核在 file descriptor 间搬运数据
  • 它不支持非阻塞 socket 的完整零拷贝路径(部分内核版本会 fallback 到 copy)
  • splice() 需要先 pipe() 创建一对 fd,再把文件和 socket 分别 splice() 进/出 pipe,链路更长但可规避 page cache 锁竞争
ssize_t sent = sendfile(sockfd, file_fd, &offset, count);
if (sent == -1 && errno == EAGAIN) {
    // 非阻塞下需处理 EAGAIN,不代表失败
}

为什么 mmap() + write() 不算真正零拷贝

mmap() 把文件映射进用户地址空间,看似避免了 read() 拷贝,但后续调用 write() 仍会触发一次内核态拷贝(从 page cache 到 socket buffer)。除非配合 sendfile()splice(),否则只是“半零拷贝”。

  • mmap() 后直接 sendfile() 是可行组合,但无额外收益
  • mmap() 有页对齐限制,小文件或偏移不对齐时反而增加复杂度
  • 长时间 mmap() 可能导致 VM 压力,尤其在高并发小文件场景

实际使用中必须绕开的坑

零拷贝不是开关式优化,启用后行为变化明显,容易引发隐性错误:

QIMI奇觅
QIMI奇觅

美图推出的游戏行业广告AI制作与投放一体化平台

下载

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

  • sendfile() 传入的 file_fd 必须是普通文件(S_ISREG()),不支持 socket、设备文件或某些 tmpfs
  • file_fd 被其他线程 fork()close(),可能触发 EBADF 或静默截断
  • 使用 sendfile() 时,不能同时用 read()/write() 操作同一文件 fd,否则 offset 可能错乱
  • 调试时用 strace -e trace=sendfile,write,read 观察是否真走零拷贝路径,而非 fallback 到 read()+write()

真正难的不是调用哪个函数,而是确认数据生命周期、fd 状态、内核版本(sendfile() 在 2.6.33+ 才支持 socket -> socket)、以及是否值得为这点性能牺牲可维护性。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

503

2023.08.10

线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

503

2023.08.10

磁盘配额是什么
磁盘配额是什么

磁盘配额是计算机中指定磁盘的储存限制,就是管理员可以为用户所能使用的磁盘空间进行配额限制,每一用户只能使用最大配额范围内的磁盘空间。php中文网为大家提供各种磁盘配额相关的内容,教程,供大家免费下载安装。

1395

2023.06.21

如何安装LINUX
如何安装LINUX

本站专题提供如何安装LINUX的相关教程文章,还有相关的下载、课程,大家可以免费体验。

706

2023.06.29

linux find
linux find

find是linux命令,它将档案系统内符合 expression 的档案列出来。可以指要档案的名称、类别、时间、大小、权限等不同资讯的组合,只有完全相符的才会被列出来。find根据下列规则判断 path 和 expression,在命令列上第一个 - ( ) , ! 之前的部分为 path,之后的是 expression。还有指DOS 命令 find,Excel 函数 find等。本站专题提供linux find相关教程文章,还有相关

295

2023.06.30

linux修改文件名
linux修改文件名

本专题为大家提供linux修改文件名相关的文章,这些文章可以帮助用户快速轻松地完成文件名的修改工作,大家可以免费体验。

780

2023.07.05

linux系统安装教程
linux系统安装教程

linux系统是一种可以免费使用,自由传播,多用户、多任务、多线程、多CPU的操作系统。本专题提供linux系统安装教程相关的文章,大家可以免费体验。

575

2023.07.06

linux查看文件夹大小
linux查看文件夹大小

Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统,存在着许多不同的Linux版本,但它们都使用了Linux内核。Linux可安装在各种计算机硬件设备中,比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。linux怎么查看文件夹大小呢?php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

550

2023.07.20

clawdbot ai使用教程 保姆级clawdbot部署安装手册
clawdbot ai使用教程 保姆级clawdbot部署安装手册

Clawdbot是一个“有灵魂”的AI助手,可以帮用户清空收件箱、发送电子邮件、管理日历、办理航班值机等等,并且可以接入用户常用的任何聊天APP,所有的操作均可通过WhatsApp、Telegram等平台完成,用户只需通过对话,就能操控设备自动执行各类任务。

14

2026.01.29

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
PostgreSQL 教程
PostgreSQL 教程

共48课时 | 8万人学习

Git 教程
Git 教程

共21课时 | 3.1万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号