用户态和内核态的隔离：

用户地址空间（0x00000000 ~ 0x7FFFFFFFFFFF）：
  - 每个进程有独立的页表
  - 只能访问自己的虚拟地址
  - 访问内核地址 → 崩溃

内核地址空间（0xFFFF800000000000 ~）：
  - 所有进程共享
  - 内核可以访问任何物理内存
  - 用户态不能直接访问

数据交互的方式：

1. 系统调用参数传递（少量数据）：
   read(fd, buf, 1024);  // buf 在用户态，内核写进去

2. mmap（大量数据）：
   mmap(NULL, size, PROT, MAP_SHARED, fd, 0);
   // 用户态直接访问文件内容，内核参与 page fault

3. 共享内存（进程间）：
   shm_open() / mmap(MAP_SHARED)
   // 用户态和内核共享同一块物理页

传统 read/write 的数据路径：

读取文件到 socket（传统方式）：

  [磁盘]                    [Page Cache]                    [用户 Buffer]                    [Socket Buffer]                    [网络]
    │                            │                             │                                │                            │
    ▼                            ▼                             ▼                                ▼                            ▼
  DMA ──────────────→ 物理页（Page Cache） ◄──── 内核读文件    │                                │                            │
                                                              │                                │                            │
                                                           copy ──────────────────────────► │                                │
                                                                                             │                                │
                                                           copy ◄──────────────────────────── │                                │
                                                                                                                    copy ────────────► │
                                                                                                                        │                            │
                                                                                                                         ▼                            ▼
                                                                                                                    socket buffer                DMA
                                                                                                                    to network

复制次数：
  1. 磁盘 → Page Cache（DMA）
  2. Page Cache → 用户 Buffer（memcpy）
  3. 用户 Buffer → Socket Buffer（memcpy）
  → 4 次 DMA/memcpy

用户态参与：
  → CPU 执行 memcpy
  → 用户态和内核态切换（syscall）
  → 高延迟，高 CPU 占用

sendfile() 系统调用：

#include <sys/sendfile.h>
ssize_t sendfile(out_fd, in_fd, &offset, count);

数据路径：

  [磁盘] → [Page Cache] → [Socket Buffer] → [网络]
              │               │
              │               │
           DMA ──────────► │
                            │
                            copy（Page Cache → Socket Buffer）
                            // 仍然有 1 次 copy

适合场景：
  - 文件到 socket 的传输（静态文件服务）
  - 不需要处理数据，直接转发

splice() 系统调用：

splice(fd_in, &off_in, fd_out, &off_out, len, flags);

  - 在两个文件描述符之间移动数据
  - 不经过用户态
  - 内部使用管道缓冲区作为中转

数据路径：
  [磁盘] → [Page Cache] → [pipe] → [Socket Buffer] → [网络]
              │              │               │
              │              │               │
           DMA              zero-copy       copy（pipe → socket）
                            // 内核内部移动，不需要用户态

mmap + write（内存映射文件）：

1. mmap 把文件映射到用户地址空间
2. write 把数据写入 socket
3. 内核自动把 Page Cache 的数据发送到网络

改进点：
  - 减少一次 User Buffer 的 memcpy
  - 但仍然需要 Page Cache → Socket Buffer copy

data sync：
  msync() / fsync() 确保数据写回磁盘（不用于零拷贝）

零拷贝的完整实现（真正的零 copy）：
  - 需要硬件支持：RDMA（Remote Direct Memory Access）
  - 或者：网卡支持 scatter-gather DMA
  - 数据直接从 Page Cache → 网卡，不需要中间 copy

传统 DMA vs RDMA：

传统 DMA：
  - 数据必须经过物理内存
  - CPU 参与设置 DMA 描述符
  - 系统调用有开销

RDMA（Remote Direct Memory Access）：
  - 网卡直接读写远程内存
  - 零拷贝：网卡 → 远程内存
  - 无 CPU 参与，无系统调用开销
  - 适用：高性能计算、机器学习、存储

InfiniBand / RoCE / iWARP：
  - RDMA 的网络实现
  - 数据传输绕过内核
  - 延迟 < 1μs（vs TCP 10~100μs）

网卡 scatter-gather：

支持 SG 的网卡可以直接从多个内存区域读取数据：

  skb（socket buffer）包含多个物理地址：
    - iovec[0]: page 0, offset 0, len 1500
    - iovec[1]: page 1, offset 0, len 1500
  → 网卡直接从这两个页 DMA 数据

Linux 的实现：
  - skb（socket buffer）管理数据
  - page pool：零拷贝的页面管理
  - XDP（Express Data Path）：跳过协议栈，直接网卡处理