标签：DMA cpu 内核 IO 缓冲区 磁盘 数据 CPU

我们都知道磁盘io，网络io，是不会消耗cpu资源的，但是说原理，你说得清么？

今天我们就从底层原理，简单直白的说清楚，为什么磁盘io很少消耗CPU资源。

一、内核缓冲区与用户缓冲区

我们知道应用程序因为调用权限限制，分为用户态和内核态。
当我们需要把应用程序里面的数据写入到磁盘或者网络的时候，就需要将数据从用户空间，写入到内核空间，图示：

1. 第一步cpu复制，是用户缓冲区，到内核缓冲区是cpu来操作的。
2. 第二部从内核缓冲区到磁盘，是交给了DMA(Direct Memory Access)直接内存访问。
3. outputStream.write方法，你可以任务数据写入到了用户数据缓冲区
4. flush方法，你可以任务是刷新到内核缓冲区写入磁盘

二、为什么说IO密集cpu用的少？

从上图，我们知道，

• 缓冲区的拷贝是cpu来做的
• 将数据刷盘，是交给了DMA
• 当DMA刷盘结束，会产生中断，通知cpu继续执行

因此就可断定io密集型消耗cpu少：

• 如果我们把内存数据复制的速度（ns级别），比作高铁的速度，那么数据刷入磁盘的速度（ms级别），就是相当于步行，中间差了1000倍以上。
• 写缓冲区的内存操作是cpu来做，刷盘是DMA来做
• 通过速度对比，我们知道，就算磁盘IO达到极限，cpu消耗也就是千分之一不到（仅仅是说写数据哈，因此cpu还有很多与复制数据无关的计算逻辑，所以整体上cpu不会使用那么少，但肯定不会高）。

三、总结

这篇文章我们说了：

• 应用程序写数据的时候会先写入到应用数据缓冲区
• 应用数据缓冲区的数据要复制到内核缓冲区然后刷盘
• 刷盘是交给DMA执行的，速度是ms级别
• 内存数据复制由cpu来操作，速度是ns级别

由此我们得出了为什么IO密集型消耗cpu资源少的结论

标签：DMA,cpu,内核,IO,缓冲区,磁盘,数据,CPU
来源： https://blog.csdn.net/lz710117239/article/details/123610632

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