在apache，nginx，lighttpd等web服務器當中，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到底是什么呢？它的原理又是如何呢？
在傳統的文件傳輸里面（read/write方式），在實現上其實是比較復雜的，需要經過多次上下文的切換，我們看一下如下兩行代碼：
- read(file, tmp_buf, len);
- write(socket, tmp_buf, len);
以上兩行代碼是傳統的read/write方式進行文件到socket的傳輸。
當需要對一個文件進行傳輸的時候，其具體流程細節如下：
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。來看看底層是怎么執行上面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 執行拷貝，把文件數據從硬盤讀到一個 kernel buffer 里。
2、數據從 kernel buffer 拷貝到 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 的數據拷貝到 kernel buffer（數據第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() 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，我們發現如果能減少切換次數和拷貝次數將會有效提升性能。在kernel 2.0+ 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。
以上細節是傳統read/write方式進行網絡文件傳輸的方式，我們可以看到，在這個過程當中，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減少以上多次copy，提升文件傳輸性能的方法。Sendfile系統調用是在2.1版本內核時引進的：
- sendfile(socket, file, len);
運行流程如下：
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版本內核引進的sendfile已經減少了內核緩沖區到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2.4之后，文件描述符結果被改變，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版本的 不同之處在於，當文件數據被復制到內核緩沖區時，不再將所有數據copy到socket相關的緩沖區，而是僅僅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，再次減少了一次copy操作。