服务器发送一个TCP消息到底经过了哪些步骤？

场景

服务端主动给客户端发送一条简单的TCP消息，具体的消耗有多大？

所经历的步骤

将数据二进制序列化

1. 服务器的代码一般都已经全部加载到内存中了，于是不需要去硬盘上读取
2. 去内存的指定位置调出逻辑代码
3. 将指令 Decode 成 CPU 可以直接执行的指令
4. 将指令存入CPU的 高速缓存 和 **指令寄存器（IR）**中
5. 去内存的指定位置调出要编码的数据
6. 将数据存入CPU的 高速缓存 和 数据寄存器（DR） 中
7. 执行序列化的逻辑运算

补充内容：

• Fetch-Decode-Execute Cycle
• 六大寄存器

应用层发送数据

1. 获得 Socket 句柄
2. 调用 socket 的 write 函数
3. 将CPU寄存器中的数据写到内核栈，保留当前程序运行环境
4. 从用户态切换到内核态，将 二进制数据 拷贝到 socket 的 write 缓冲区中
5. 将内核栈中的数据还原到CPU寄存器中，恢复上下文切换前的程序运行环境
6. 从内核态回到用户态

补充内容：

• socket write 是线程不安全的
• write分为blocking和nonblock，服务器用的多是nonblock。

操作系统层发送数据

1. 当缓冲区的数据长度大于等于MSS时(Maxitum Segment Size) 或者 间隔时间达到阈值之后，操作系统就会把数据发送出去
2. 发送时，操作系统会将 socket 对象中的各个参数取出来，组成TCP协议的头部
3. 将组装好的数据发送给网卡驱动

补充内容：

• Nagle算法

网卡层

还没这方面的知识，看完了再补充

衍生问题

• ** 1次发送3Kb的数据 和 3次发送1Kb的数据 性能差距大吗？**
  当Socket缓存区足够的情况下，1次发送3Kb的数据只需要进行1次系统调用、2次上下文切换；而3次发送1Kb的数据则需要3次系统调用、6次上下文切换；差距还是非常大的。

• ** 当同时要写入多个socket时，如何减少上下文切换的次数？**
  暂时无解，不过tcp有多播的功能。

• 业务实现时，使用CPU运算内存数据从而去减少调用 socket write 的次数是值得的，但是如果运算用的数据是从硬盘读取的，那就得不偿失了。（还需要自行考虑代码的可维护性）