Nginx中sendfile的作用

那麼sendfile是什麼東西，他是怎麼影響性能的… … sendfile實際上是 Linux2.0+以後的推出的一個系統調用，web伺服器可以通過調整自身的配置來決定是否利用 sendfile這個系統調用。先來看一下不用 sendfile的傳統網絡傳輸過程：

read(file,tmp_buf, len);

write(socket,tmp_buf, len);

硬碟 >> kernel buffer >> user buffer>> kernel socket buffer >>協定棧

标題

一個基于socket的服務，首先讀硬碟資料，然後寫資料到socket 來完成網絡傳輸的。上面2行用代碼解釋了這一點，不過上面2行簡單的代碼掩蓋了底層的很多操作。來看看底層是怎麼執行上面2行代碼的：

1、系統調用 read()産生一個上下文切換：從 user mode 切換到 kernel mode，然後 DMA 執行拷貝，把檔案資料從硬碟讀到一個 kernel buffer 裡。

2、資料從 kernel buffer拷貝到 user buffer，然後系統調用 read() 傳回，這時又産生一個上下文切換：從kernel mode 切換到 user mode。

3、 系統調用write()産生一個上下文切換：從 user mode切換到 kernel mode，然後把步驟2讀到 user buffer的資料拷貝到 kernel buffer（資料第2次拷貝到 kernel buffer），不過這次是個不同的 kernel buffer，這個 buffer和 socket相關聯。

4、系統調用 write()傳回，産生一個上下文切換：從 kernel mode 切換到 user mode ，然後 DMA 從 kernel buffer拷貝資料到協定棧。

上面4個步驟有4次上下文切換，有4次拷貝，我們發現如果能減少切換次數和拷貝次數将會有效提升性能。在kernel2.0+ 版本中，系統調用 sendfile() 就是用來簡化上面步驟提升性能的。sendfile() 不但能減少切換次數而且還能減少拷貝次數。

再來看一下用 sendfile()來進行網絡傳輸的過程：

sendfile(socket,file, len);

硬碟 >> kernel buffer (快速拷貝到kernelsocket buffer) >>協定棧

1、 系統調用sendfile()通過 DMA把硬碟資料拷貝到 kernel buffer，然後資料被 kernel直接拷貝到另外一個與 socket相關的 kernel buffer。這裡沒有 user mode和 kernel mode之間的切換，在 kernel中直接完成了從一個 buffer到另一個 buffer的拷貝。

2、DMA 把資料從 kernelbuffer 直接拷貝給協定棧，沒有切換，也不需要資料從 user mode 拷貝到 kernel mode，因為資料就在 kernel 裡。

簡單說，sendfile是個比 read 和 write 更高性能的系統接口， 不過需要注意的是，sendfile 是将 in_fd 的内容發送到 out_fd 。而 in_fd 不能是 socket ， 也就是隻能檔案句柄。 是以當 Nginx 是一個靜态檔案伺服器的時候，開啟 SENDFILE 配置項能大大提高 Nginx 的性能。 但是當 Nginx 是作為一個反向代理來使用的時候，SENDFILE 則沒什麼用了，因為 Nginx 是反向代理的時候。 in_fd 就不是檔案句柄而是 socket，此時就不符合 sendfile 函數的參數要求了。