未向内核赠予缓冲区时复用vmsplice缓冲区出现输出乱序问题

问题根因 #

你对vmsplice的调用返回语义理解存在偏差：无标志位时的阻塞返回，仅代表提交的内存范围已经被加入管道待读队列，不代表数据已经被下游消费，也不代表内核已经单独拷贝了一份数据。内核会直接持有你传入的用户态内存页的引用，直到对应管道数据被消费后才会释放。

现象解释 #

• 加sleep(1)时输出正常：1秒的等待窗口足够下游cat读取完所有管道排队数据，内核已经释放了对栈上buffer的引用，此时你再修改buffer[0]不会影响已被读走的内容，所以输出按顺序递增。
• 去掉sleep后乱序：循环执行速度远快于管道消费速度，vmsplice返回后你立刻修改buffer的值，此时前几次甚至十几次提交到管道的buffer引用还未被消费，内核返回给cat的就是修改后的新值，自然会出现跳号、重复、乱序。

解决方案 #

可任选以下方案修复问题：

• 每次循环申请独立的缓冲区，不复用同一块内存，避免后续修改影响未消费的排队数据
• 调用vmsplice时传入SPLICE_F_GIFT标志，明确将缓冲区所有权赠予内核，调用后不可再修改对应缓冲区
• 调用vmsplice后增加同步逻辑，等待对应管道内容被消费完成后再修改缓冲区

内容的提问来源于stack exchange，提问作者NougatRillettes