在apache，nginx，lighttpd等webserver其中，都有一項(xiàng)sendfile相關(guān)的配置，在一些網(wǎng)上的資料都有談到sendfile會提升文件傳輸性能，那sendfile究竟是什么呢？它的原理又是怎樣呢？

在傳統(tǒng)的文件傳輸里面（read/write方式），在實(shí)現(xiàn)上事實(shí)上是比較復(fù)雜的，須要經(jīng)過多次上下文的切換，我們看一下例如以下兩行代碼：
????
??????? 以上兩行代碼是傳統(tǒng)的read/write方式進(jìn)行文件到socket的傳輸。

當(dāng)須要對一個(gè)文件進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候，其詳細(xì)流程細(xì)節(jié)例如以下：
1、調(diào)用read函數(shù)，文件數(shù)據(jù)被copy到內(nèi)核緩沖區(qū)
2、read函數(shù)返回，文件數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩沖區(qū)copy到用戶緩沖區(qū)
3、write函數(shù)調(diào)用，將文件數(shù)據(jù)從用戶緩沖區(qū)copy到內(nèi)核與socket相關(guān)的緩沖區(qū)。
4、數(shù)據(jù)從socket緩沖區(qū)copy到相關(guān)協(xié)議引擎。

一般來說一個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是通過讀硬盤數(shù)據(jù)，然后寫數(shù)據(jù)到 socket 來完畢網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)摹Ｉ厦?行用代碼解釋了這一點(diǎn)，只是上面2行簡單的代碼掩蓋了底層的非常多操作。來看看底層是怎么運(yùn)行上面2行代碼的：

1、系統(tǒng)調(diào)用 read() 產(chǎn)生一個(gè)上下文切換：從 user mode 切換到 kernel mode，然后 DMA 運(yùn)行拷貝，把文件數(shù)據(jù)從硬盤讀到一個(gè) kernel buffer 里。
2、數(shù)據(jù)從 kernel buffer 復(fù)制到 user buffer，然后系統(tǒng)調(diào)用 read() 返回，這時(shí)又產(chǎn)生一個(gè)上下文切換：從kernel mode 切換到 user mode。
3、系統(tǒng)調(diào)用 write() 產(chǎn)生一個(gè)上下文切換：從 user mode 切換到 kernel mode，然后把步驟2讀到 user buffer 的數(shù)據(jù)復(fù)制到 kernel buffer（數(shù)據(jù)第2次復(fù)制到 kernel buffer），只是這次是個(gè)不同的 kernel buffer，這個(gè) buffer 和 socket 相關(guān)聯(lián)。
4、系統(tǒng)調(diào)用 write() 返回，產(chǎn)生一個(gè)上下文切換：從 kernel mode 切換到 user mode（第4次切換了），然后 DMA 從 kernel buffer 拷貝數(shù)據(jù)到協(xié)議棧（第4次拷貝了）。

上面4個(gè)步驟有4次上下文切換，有4次拷貝，我們發(fā)現(xiàn)假設(shè)能降低切換次數(shù)和拷貝次數(shù)將會有效提升性能。在kernel 2.0+ 版本號中，系統(tǒng)調(diào)用 sendfile() 就是用來簡化上面步驟提升性能的。sendfile() 不但能降低切換次數(shù)并且還能降低拷貝次數(shù)。

以上細(xì)節(jié)是傳統(tǒng)read/write方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)文件傳輸?shù)姆绞剑覀兡軌蚩吹剑谶@個(gè)過程其中，文件數(shù)據(jù)實(shí)際上是經(jīng)過了四次copy操作：

硬盤—>內(nèi)核buf—>用戶buf—>socket相關(guān)緩沖區(qū)—>協(xié)議引擎

而sendfile系統(tǒng)調(diào)用則提供了一種降低以上多次copy，提升文件傳輸性能的方法。Sendfile系統(tǒng)調(diào)用是在2.1版本號內(nèi)核時(shí)引進(jìn)的：

執(zhí)行流程例如以下：
1、sendfile系統(tǒng)調(diào)用，文件數(shù)據(jù)被copy至內(nèi)核緩沖區(qū)
2、再從內(nèi)核緩沖區(qū)copy至內(nèi)核中socket相關(guān)的緩沖區(qū)
3、最后再socket相關(guān)的緩沖區(qū)copy到協(xié)議引擎

相較傳統(tǒng)read/write方式，2.1版本號內(nèi)核引進(jìn)的sendfile已經(jīng)降低了內(nèi)核緩沖區(qū)到user緩沖區(qū)，再由user緩沖區(qū)到socket相關(guān)緩沖區(qū)的文件copy，而在內(nèi)核版本號2.4之后，文件描寫敘述符結(jié)果被改變，sendfile實(shí)現(xiàn)了更簡單的方式，系統(tǒng)調(diào)用方式仍然一樣，細(xì)節(jié)與2.1版本號的不同之處在于，當(dāng)文件數(shù)據(jù)被拷貝到內(nèi)核緩沖區(qū)時(shí)，不再將全部數(shù)據(jù)copy到socket相關(guān)的緩沖區(qū)，而是只將記錄數(shù)據(jù)位置和長度相關(guān)的數(shù)據(jù)保存到socket相關(guān)的緩存，而實(shí)際數(shù)據(jù)將由DMA模塊直接發(fā)送到協(xié)議引擎，再次降低了一次copy操作。