NullkopieZugriffe

NullkopieZugriffe ist ein Begriff aus der Informatik, der Techniken beschreibt, bei denen Datenpuffer ohne zusätzliche Kopien verarbeitet oder vermittelt werden. Ziel ist es, CPU-Last und Speicherbandbreite zu reduzieren, insbesondere bei Ein- und Ausgabe von großen Datenmengen oder beim Austausch von Daten zwischen Prozessen.

Typische Mechanismen sind speicherabbildende Dateizuordnung (mmap), Zero-Copy-Netzwerkverfahren (etwa Sendfile oder Splice), Direct I/O (O_DIRECT), Scatter/Gather I/O (readv/writev) sowie Sharing- bzw. Referenzmechanismen wie Shared Memory. In der Praxis werden Daten direkt dort gelesen oder geschrieben, wo sie bereits im Speicher liegen, ohne sie zunächst in ein temporäres Kopierziel zu übertragen.

Anwendungsbereiche umfassen große Dateitransfers, Streaming, Datenbanken, Multimedia-Verarbeitung und die Interprozesskommunikation, bei der große Blöcke von Nutzdaten zwischen Programmen austauscht werden. Vorteile sind geringerer CPU-Overhead, niedrigere Latenzzeiten, besserer Throughput und reduzierte Speicherbelastung.

Herausforderungen sind Komplexität und Sicherheit: Lebensdauer der Buffers, Synchronisation, Speicherfreigabe, Portabilität über Betriebssysteme hinweg, Cache-Verhalten sowie Fehleranfälligkeit beim Überschreiben von Daten. Die Wirksamkeit hängt stark von der konkreten Arbeitslast und von OS- bzw. Laufzeitunterstützung ab.

NullkopieZugriffe wird oft synonym mit Zero-Copy oder Copy-Avoidance verwendet. Es handelt sich um eine Oberbegriffsbezeichnung ohne festgelegte Spezifikation; konkrete Implementierungen unterscheiden sich je nach Plattform, Programmiersprache und Bibliothek.

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