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所谓的 DMA（Direct Memory Access，即直接存储器访问）其实是一个硬件技术，其主要目的是减少大数据量传输时的 CPU 消耗，从而提高 CPU 利用效率。其本质上是一个主板和 IO 设备上的 DMAC 芯片。CPU 通过调度 DMAC 可以不参与磁盘缓冲区到内核缓冲区的数据传输消耗，从而提高效率。

​大家好，我是树哥。

相信大家在学习 Kafka 的时候，都会被问到：为啥 Kafka 这么快？许多朋友都会回答是因为 zero-copy 技术。而一说到 Zero-copy 就会说到 DMA 技术。

但 DMA 技术到底是啥？它诞生的背景是什么？它解决了什么问题？估计很多人就不知道了。今天就让我带大家盘一盘 DMA 技术！

什么是 DMA？

DMA，全称 Direct Memory Access，即直接存储器访问。

DMA 传输将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间，提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。

从 DMA 的定义我们可以知道，其主要是用来传输数据，并且是在外设和存储器或者存储器与存储器之间传输数据。

那为啥要通过 DMA 来进行传输数据呢？

原因是：之前传输数据需要 CPU 参与，在大量数据传输时会消耗 CPU 资源。

因此为了提升 CPU 利用率，出现了 DMA 技术，即直接让内存与磁盘进行数据传输。

在 DMA 技术出现之前，Linux 通过 I/O 中断的方式来传输数据，其流程如下图所示：

IO 中断方式的数据传输流程

• 用户进程向 CPU 发起 read 系统调用读取数据，由用户态切换为内核态，然后一直阻塞等待数据的返回。
• CPU 在接收到指令以后对磁盘发起 I/O 请求，将磁盘数据先放入磁盘控制器缓冲区。
• 数据准备完成以后，磁盘向 CPU 发起 I/O 中断。
• CPU 收到 I/O 中断以后将磁盘缓冲区中的数据拷贝到内核缓冲区，然后再从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区。