在上篇文章《rocketmq 是什么》中，我們了解到 RocketMQ 的架構其實參考了 kafka 的設計思想，同時又在 kafka 的基礎上做了一些調整。看起來，RocketMQ 好像各方面都比 kafka 更能打。

圖片

但 kafka 卻一直沒被淘汰，說明 RocketMQ 必然是有著不如 kafka 的地方。是啥呢？ 性能，嚴格來說是吞吐量。阿里中間件團隊對它們做過壓測，同樣條件下，kafka 比 RocketMQ 快 50%左右。但即使這樣，RocketMQ 依然能每秒處理 10w 量級的數據，依舊非常能打。你不能說 RocketMQ 弱，只能說 Kafka 性能太強了。

不過這就很奇怪了，為什么 RocketMQ 參考了 kafka 的架構，卻不能跟 kafka 保持一樣的性能呢？在回答這個問題之前，我們來聊下什么是零拷貝。

零拷貝是什么

我們知道，消息隊列的消息為了防止進程崩潰后丟失，一般不會放內存里，而是放磁盤上。那么問題就來了，消息從消息隊列的磁盤，發送到消費者，過程是怎么樣的呢？

消息的發送過程

操作系統分為用戶空間和內核空間。程序處于用戶空間，而磁盤屬于硬件，操作系統本質上是程序和硬件設備的一個中間層。程序需要通過操作系統去調用硬件能力。

圖片

如果用戶想要將數據從磁盤發送到網絡。那么就會發生下面這幾件事：程序會發起系統調用read()，嘗試讀取磁盤數據，

? 磁盤數據從設備拷貝到內核空間的緩沖區。

? 再從內核空間的緩沖區拷貝到用戶空間。

程序再發起系統調用write()，將讀到的數據發到網絡：

? 數據從用戶空間拷貝到 socket 發送緩沖區

? 再從 socket 發送緩沖區拷貝到網卡。

最終數據就會經過網絡到達消費者。

圖片

整個過程，本機內發生了 2 次系統調用，對應 4 次用戶空間和內核空間的切換，以及 4 次數據拷貝。

圖片

一頓操作猛如虎，結果就是同樣一份數據來回拷貝。有沒有辦法優化呢？有，它就是零拷貝技術，常見的方案有兩種，分別是 mmap 和 sendfile。我們來看下它們是什么。

mmap 是什么

mmap 是操作系統內核提供的一個方法，可以將內核空間的緩沖區映射到用戶空間。

圖片

用了它，整個發送流程就有了一些變化。程序發起系統調用mmap()，嘗試讀取磁盤數據，具體情況如下：

? 磁盤數據從設備拷貝到內核空間的緩沖區。

? 內核空間的緩沖區映射到用戶空間，這里不需要拷貝。

程序再發起系統調用write()，將讀到的數據發到網絡：

? 數據從內核空間緩沖區拷貝到 socket 發送緩沖區。

? 再從 socket 發送緩沖區拷貝到網卡。

圖片

整個過程，發生了 2 次系統調用，對應 4 次用戶空間和內核空間的切換，以及 3 次數據拷貝，對比之前，省下一次內核空間到用戶空間的拷貝。

圖片

看到這里大家估計也蒙了，不是說零拷貝嗎？怎么還有 3 次拷貝。mmap 作為一種零拷貝技術，指的是用戶空間到內核空間這個過程不需要拷貝，而不是指數據從磁盤到發送到網卡這個過程零拷貝。

圖片

確實省了一點，但不多。有沒有更徹底的零拷貝？有，用 sendfile.

sendfile 是什么

sendfile，也是內核提供的一個方法，從名字可以看出，就是用來發送文件數據的。程序發起系統調用sendfile()，內核會嘗試讀取磁盤數據然后發送，具體情況如下：

? 磁盤數據從設備拷貝到內核空間的緩沖區。

? 內核空間緩沖區里的數據可以直接拷貝到網卡。

圖片

整個過程，發生了 1 次系統調用，對應 2 次用戶空間和內核空間的切換，以及 2 次數據拷貝。這時候問題很多的小明就有意見了，說好的零拷貝怎么還有 2 次拷貝？

圖片

其實，這里的零拷貝指的是零 CPU拷貝。也就是說 sendfile 場景下，需要的兩次拷貝，都不是 CPU 直接參與的拷貝，而是其他硬件設備技術做的拷貝，不耽誤我們 CPU 跑程序。

kafka 為什么性能比 RocketMQ 好

聊完兩種零拷貝技術，我們回過頭來看下 kafka 為什么性能比 RocketMQ 好。這是因為 RocketMQ 使用的是 mmap 零拷貝技術，而 kafka 使用的是 sendfile。kafka 以更少的拷貝次數以及系統內核切換次數，獲得了更高的性能。但問題又來了，為什么 RocketMQ 不使用 sendfile？參考 kafka 抄個作業也不難啊？我們來看下 sendfile 函數長啥樣。

ssize_t sendfile(int out_fd, int in_fd, off_t* offset, size_t count);
// num = sendfile(xxx);

再來看下 mmap 函數長啥樣。

void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,
           int fd, off_t offset);
// buf = mmap(xxx)

注釋里寫的是兩個函數的用法，mmap 返回的是數據的具體內容，應用層能獲取到消息內容并進行一些邏輯處理。

圖片

而 sendfile 返回的則是發送成功了幾個字節數，具體發了什么內容，應用層根本不知道。

圖片

而 RocketMQ 的一些功能，卻需要了解具體這個消息內容，方便二次投遞等，比如將消費失敗的消息重新投遞到死信隊列中，如果 RocketMQ 使用 sendfile，那根本沒機會獲取到消息內容長什么樣子，也就沒辦法實現一些好用的功能了。

圖片

而 kafka 卻沒有這些功能特性，追求極致性能，正好可以使用 sendfile。

除了零拷貝以外，kafka 高性能的原因還有很多，比如什么批處理，數據壓縮啥的，但那些優化手段 rocketMQ 也都能借鑒一波，唯獨這個零拷貝，那是毫無辦法。

圖片

所以還是那句話，沒有一種架構是完美的，一種架構往往用于適配某些場景，你很難做到既要又要還要。當場景不同，我們就需要做一些定制化改造，通過犧牲一部分能力去換取另一部分能力。做架構，做到最后都是在做折中。是不是感覺升華了。

kafka 和 RocketMQ 怎么選？

這時候大家估計還是想知道 kafka 和 RocketMQ 到底該怎么選，用哪個。官方點的回答是"這個要看場景的"。說了等于沒說。這不是我的風格。我的標準只有一個，如果是大數據場景，比如你能頻繁聽到 spark，flink 這些關鍵詞的時候，那就用 kafka。除此之外，如果公司組件支持，盡量用 RocketMQ。

現在大家通了嗎？