提高 Linux上socket 性能的技巧 最小化報(bào)文傳輸延時(shí)
本文內(nèi)容包括Linux下對(duì)于 Sockets API 的使用、兩個(gè)可以提高性能的 socket 選項(xiàng)以及 GNU/Linux 優(yōu)化。為了能夠開發(fā)性能卓越的應(yīng)用程序，請(qǐng)遵循以下技巧：最小化報(bào)文傳輸?shù)难訒r(shí)；最小化系統(tǒng)調(diào)用的負(fù)載；為 Bandwidth Delay Product 調(diào)節(jié) TCP 窗口；動(dòng)態(tài)優(yōu)化 GNU/Linux TCP/IP 棧。
最小化報(bào)文傳輸?shù)难訒r(shí)：
在通過 TCP socket 進(jìn)行通信時(shí)，數(shù)據(jù)都拆分成了數(shù)據(jù)塊，這樣它們就可以封裝到給定連接的 TCP payload(指 TCP 數(shù)據(jù)包中的有效負(fù)荷)中了。TCP payload 的大小取決于幾個(gè)因素(例如***報(bào)文長(zhǎng)度和路徑)，但是這些因素在連接發(fā)起時(shí)都是已知的。為了達(dá)到***的性能，我們的目標(biāo)是使用盡可能多的可用數(shù)據(jù)來填充每個(gè)報(bào)文。當(dāng)沒有足夠的數(shù)據(jù)來填充 payload 時(shí)(也稱為***報(bào)文段長(zhǎng)度(maximum segment size) 或 MSS)，TCP 就會(huì)采用 Nagle 算法自動(dòng)將一些小的緩沖區(qū)連接到一個(gè)報(bào)文段中。這樣可以通過最小化所發(fā)送的報(bào)文的數(shù)量來提高應(yīng)用程序的效率，并減輕整體的網(wǎng)絡(luò)擁塞問題。
盡管 John Nagle 的算法可以通過將這些數(shù)據(jù)連接成更大的報(bào)文來最小化所發(fā)送的報(bào)文的數(shù)量，但是有時(shí)您可能希望只發(fā)送一些較小的報(bào)文。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是 telnet 程序，它讓用戶可以與遠(yuǎn)程系統(tǒng)進(jìn)行交互，這通常都是通過一個(gè) shell 來進(jìn)行的。如果用戶被要求用發(fā)送報(bào)文之前輸入的字符來填充某個(gè)報(bào)文段，那么這種方法就絕對(duì)不能滿足我們的需要。
另外一個(gè)例子是 HTTP 協(xié)議。通常，客戶機(jī)瀏覽器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小請(qǐng)求(一條 HTTP 請(qǐng)求消息)，然后 Web 服務(wù)器就會(huì)返回一個(gè)更大的響應(yīng)(Web 頁面)。
解決方案
您應(yīng)該考慮的***件事情是 Nagle 算法滿足一種需求。由于這種算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，試圖構(gòu)成一個(gè)完整的 TCP 報(bào)文段，因此它會(huì)引入一些延時(shí)。但是這種算法可以最小化在線路上發(fā)送的報(bào)文的數(shù)量，因此可以最小化網(wǎng)絡(luò)擁塞的問題。
但是在需要最小化傳輸延時(shí)的情況中，Sockets API 可以提供一種解決方案。要禁用 Nagle 算法，您可以設(shè)置 TCP_NODELAY socket 選項(xiàng)，如清單 1 所示。
清單 1. 為 TCP socket 禁用 Nagle 算法
int sock, flag, ret;
/* Create new stream socket */
sock = socket( AF_INET, SOCK_STREAM, 0 );
/* Disable the Nagle (TCP No Delay) algorithm */
flag = 1;
ret = setsockopt( sock, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (char *)&flag, sizeof(flag) );
if (ret == -1) {
printf("Couldn't setsockopt(TCP_NODELAY)\n");
exit(-1);
}
提示：使用 Samba 的實(shí)驗(yàn)表明，在從 Microsoft Windows 服務(wù)器上的 Samba 驅(qū)動(dòng)器上讀取數(shù)據(jù)時(shí)，禁用 Nagle 算法幾乎可以加倍提高讀性能。使用 Sockets API，我們可以開發(fā)客戶機(jī)和服務(wù)器應(yīng)用程序，它們可以在本地網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信，也可以通過 Internet 在全球范圍內(nèi)進(jìn)行通信。與其他 API 一樣，您可以通過一些方法使用 Sockets API，從而提高 Socket 的性能，或者限制 Socket 的性能。
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