Linux下write()函数的真实实现逻辑及内存拷贝耗时疑问

明确回答：内核将用户空间数据拷贝到页缓存的操作确实会消耗时间，但耗时通常远低于磁盘IO，大部分场景下可以忽略，但并非不存在。

具体细节： #

• 调用write()时，内核必须把用户空间的msg数据复制到内核管理的页缓存中——这是因为用户空间和内核空间是地址隔离的，无法直接访问彼此的内存区域，所以必须通过内存拷贝完成数据传递，这个操作的本质和memcpy类似，都是CPU主导的内存块复制。
• 拷贝的耗时和数据量直接相关：像你示例里的几十字节数据，拷贝耗时微乎其微，几乎无法被观测到；但如果是大尺寸的连续数据（比如几十MB以上），拷贝会占用CPU周期，此时的耗时就会变得明显。
• 为什么平时感知不到？因为内存拷贝的速度（通常能达到数GB/s）远快于磁盘IO速度（机械盘几十MB/s，SSD几百MB/s），所以在整个write()调用的总耗时里，内存拷贝的占比极低，很容易被忽略。

补充：避免拷贝的特殊场景 #

如果确实需要消除这部分拷贝开销，可以在打开文件时指定O_DIRECT标志启用直接IO，此时数据会直接从用户空间写入磁盘，绕过内核页缓存。但直接IO有严格的要求（比如用户缓冲区必须按磁盘块大小对齐），而且会失去内核缓存带来的读写性能优化，只适合特定的高性能IO场景（比如数据库、大文件存储系统）。

附你的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int
main()
{
    int fd = open("./test.txt", O_RDWR, 0766);
    if (fd < 0) {
        printf("open file failed %d\n", errno);
        return -1;
    }
    
    char msg[100] = "write this msg to disk";
    write(fd, msg, strlen(msg));

    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Yongqi Z