在apache，nginx，lighttpd等webserver其中，都有一項sendfile相關的配置，在一些網上的資料都有談到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？

在傳統的文件傳輸里面（read/write方式），在實現上事實上是比較復雜的，須要經過多次上下文的切換，我們看一下例如以下兩行代碼：
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??????? 以上兩行代碼是傳統的read/write方式進行文件到socket的傳輸。

當須要對一個文件進行傳輸的時候，其詳細流程細節例如以下：
1、調用read函數，文件數據被copy到內核緩沖區
2、read函數返回，文件數據從內核緩沖區copy到用戶緩沖區
3、write函數調用，將文件數據從用戶緩沖區copy到內核與socket相關的緩沖區。
4、數據從socket緩沖區copy到相關協議引擎。

一般來說一個網絡應用是通過讀硬盤數據，然后寫數據到 socket 來完畢網絡傳輸的。上面2行用代碼解釋了這一點，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行上面2行代碼的：

1、系統調用 read() 產生一個上下文切換：從 user mode 切換到 kernel mode，然后 DMA 運行拷貝，把文件數據從硬盤讀到一個 kernel buffer 里。
2、數據從 kernel buffer 復制到 user buffer，然后系統調用 read() 返回，這時又產生一個上下文切換：從kernel mode 切換到 user mode。
3、系統調用 write() 產生一個上下文切換：從 user mode 切換到 kernel mode，然后把步驟2讀到 user buffer 的數據復制到 kernel buffer（數據第2次復制到 kernel buffer），只是這次是個不同的 kernel buffer，這個 buffer 和 socket 相關聯。
4、系統調用 write() 返回，產生一個上下文切換：從 kernel mode 切換到 user mode（第4次切換了），然后 DMA 從 kernel buffer 拷貝數據到協議棧（第4次拷貝了）。

上面4個步驟有4次上下文切換，有4次拷貝，我們發現假設能降低切換次數和拷貝次數將會有效提升性能。在kernel 2.0+ 版本號中，系統調用 sendfile() 就是用來簡化上面步驟提升性能的。sendfile() 不但能降低切換次數并且還能降低拷貝次數。

以上細節是傳統read/write方式進行網絡文件傳輸的方式，我們能夠看到，在這個過程其中，文件數據實際上是經過了四次copy操作：

硬盤—>內核buf—>用戶buf—>socket相關緩沖區—>協議引擎

而sendfile系統調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系統調用是在2.1版本號內核時引進的：

執行流程例如以下：
1、sendfile系統調用，文件數據被copy至內核緩沖區
2、再從內核緩沖區copy至內核中socket相關的緩沖區
3、最后再socket相關的緩沖區copy到協議引擎

相較傳統read/write方式，2.1版本號內核引進的sendfile已經降低了內核緩沖區到user緩沖區，再由user緩沖區到socket相關緩沖區的文件copy，而在內核版本號2.4之后，文件描寫敘述符結果被改變，sendfile實現了更簡單的方式，系統調用方式仍然一樣，細節與2.1版本號的不同之處在于，當文件數據被拷貝到內核緩沖區時，不再將全部數據copy到socket相關的緩沖區，而是只將記錄數據位置和長度相關的數據保存到socket相關的緩存，而實際數據將由DMA模塊直接發送到協議引擎，再次降低了一次copy操作。