提高 Linux上socket 性能的技巧 最小化報文傳輸延時
本文內(nèi)容包括Linux下對于 Sockets API 的使用、兩個可以提高性能的 socket 選項以及 GNU/Linux 優(yōu)化。為了能夠開發(fā)性能卓越的應用程序，請遵循以下技巧：最小化報文傳輸?shù)难訒r；最小化系統(tǒng)調(diào)用的負載；為 Bandwidth Delay Product 調(diào)節(jié) TCP 窗口；動態(tài)優(yōu)化 GNU/Linux TCP/IP 棧。
最小化報文傳輸?shù)难訒r：
在通過 TCP socket 進行通信時，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)包中的有效負荷)中了。TCP payload 的大小取決于幾個因素(例如***報文長度和路徑)，但是這些因素在連接發(fā)起時都是已知的。為了達到***的性能，我們的目標是使用盡可能多的可用數(shù)據(jù)來填充每個報文。當沒有足夠的數(shù)據(jù)來填充 payload 時(也稱為***報文段長度(maximum segment size) 或 MSS)，TCP 就會采用 Nagle 算法自動將一些小的緩沖區(qū)連接到一個報文段中。這樣可以通過最小化所發(fā)送的報文的數(shù)量來提高應用程序的效率，并減輕整體的網(wǎng)絡擁塞問題。
盡管 John Nagle 的算法可以通過將這些數(shù)據(jù)連接成更大的報文來最小化所發(fā)送的報文的數(shù)量，但是有時您可能希望只發(fā)送一些較小的報文。一個簡單的例子是 telnet 程序，它讓用戶可以與遠程系統(tǒng)進行交互，這通常都是通過一個 shell 來進行的。如果用戶被要求用發(fā)送報文之前輸入的字符來填充某個報文段，那么這種方法就絕對不能滿足我們的需要。
另外一個例子是 HTTP 協(xié)議。通常，客戶機瀏覽器會產(chǎn)生一個小請求(一條 HTTP 請求消息)，然后 Web 服務器就會返回一個更大的響應(Web 頁面)。
解決方案
您應該考慮的***件事情是 Nagle 算法滿足一種需求。由于這種算法對數(shù)據(jù)進行合并，試圖構(gòu)成一個完整的 TCP 報文段，因此它會引入一些延時。但是這種算法可以最小化在線路上發(fā)送的報文的數(shù)量，因此可以最小化網(wǎng)絡擁塞的問題。
但是在需要最小化傳輸延時的情況中，Sockets API 可以提供一種解決方案。要禁用 Nagle 算法，您可以設置 TCP_NODELAY socket 選項，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 的實驗表明，在從 Microsoft Windows 服務器上的 Samba 驅(qū)動器上讀取數(shù)據(jù)時，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)客戶機和服務器應用程序，它們可以在本地網(wǎng)絡上進行通信，也可以通過 Internet 在全球范圍內(nèi)進行通信。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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