零拷贝指数据在内核空间直接从文件传输到网络，避免用户态与内核态间的数据复制；传统方式通过read/write需两次内存拷贝和四次上下文切换；sendfile系统调用通过DMA引擎将文件内容直接送入socket缓冲区，仅需两次上下文切换，显著降低CPU开销；其适用于静态文件服务器、代理服务等场景，但要求输入为支持mmap的文件，不适用于socket或需加密压缩的场景；合理使用sendfile可提升高并发服务的I/O性能。
在高并发网络服务中，提升数据传输效率是关键。传统的文件读写方式涉及多次内存拷贝和上下文切换，开销较大。Linux 提供了 sendfile 系统调用，能够实现“零拷贝”传输，显著减少 CPU 负担和内存带宽消耗，特别适用于静态文件服务器、代理服务等场景。
什么是零拷贝？
传统文件传输流程通常如下：
- 调用 read() 将文件从磁盘读入用户缓冲区，触发一次内核到用户空间的拷贝。
- 调用 write() 将用户缓冲区数据写入 socket，再次触发用户到内核的拷贝。
这个过程发生了两次不必要的数据复制，并伴随两次上下文切换。
零拷贝的核心思想是：让数据直接在内核空间完成从文件到网络的传递，避免在用户态与内核态之间来回拷贝。Linux 中 sendfile() 正是为此设计。
sendfile 系统调用详解
ssize_t sendfile(int out_fd, int in_fd, off_t *offset, size_t count);- in_fd：源文件描述符（必须支持 mmap，如普通文件）。
- out_fd：目标文件描述符（通常是 socket）。
- offset：输入文件中的起始偏移，函数返回后自动更新。
- count：要传输的最大字节数。
调用成功时，sendfile 直接将文件内容通过 DMA 引擎送入 socket 发送缓冲区，整个过程无需经过用户内存。这不仅减少了内存拷贝，也降低了上下文切换次数（从4次减为2次）。
实际应用示例
以下是一个简化版使用 sendfile 实现 HTTP 静态文件响应的流程：
- 接受客户端连接，解析请求路径。
- 打开对应文件，获取文件大小。
- 发送 HTTP 响应头（如 Content-Length）。
- 使用 sendfile 将文件内容直接写入 socket。
- 关闭文件和连接。
这种方式比 fread + fwrite 性能更高，尤其在大文件传输时优势明显。
适用场景与限制
sendfile 特别适合以下场景：
- Web 服务器发送静态资源（HTML、图片、视频）。
- 文件下载服务。
- 反向代理中转发文件内容。
但也有局限：
- 不支持加密或压缩处理（需在用户态操作）。
- in_fd 必须是文件类型，不能是 socket。
- 某些旧版本系统或文件系统可能不完全支持。
基本上就这些。合理使用 sendfile 能有效提升 I/O 密集型服务的吞吐能力，是构建高性能 Linux 网络应用的重要手段之一。
