TCP本機(jī)客戶端連接本機(jī)服務(wù)器引起的相關(guān)問題

2015-10-09 09:16 作者：admin 瀏覽量：

　　我們的服務(wù)器上啟了一個(gè)redis服務(wù)端，偵聽0.0.0.0的1234端口，同處在本機(jī)的另外一個(gè)進(jìn)程會(huì)頻繁發(fā)起到該服務(wù)端的短連接，結(jié)果導(dǎo)致了兩個(gè)問題：

　　1.大量的TIME_WAIT狀態(tài)的連接;（電腦維護(hù)外包）

　　2.發(fā)起連接的進(jìn)程的CPU占用率接近100%。

　　這兩個(gè)結(jié)果嚴(yán)重影響了我們網(wǎng)關(guān)的性能，在分析具體原因之前，首先做一個(gè)提倡，那就是：本機(jī)連接本機(jī)，首選UNIX域套接字而不是TCP!

　　首先我們來看看問題1。TIME_WAIT就不多說了，只要任何一端主動(dòng)斷開連接，那么它最終可能將會(huì)進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)，具體是否會(huì)進(jìn)入在Linux上取決于幾個(gè)因素，第一，有沒有兩端開啟timestamps，如果開啟了，有沒有在服務(wù)端開啟recycle，如果開啟了，那么TIME_WAIT套接字就會(huì)迅速消失，也就是說，想讓recycle起作用，一定要開啟timestamps。如果沒有timestamps，那么就會(huì)有大量的TIME_WAIT狀態(tài)的套接字。

　　在Linux內(nèi)核協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)中，所有連接本機(jī)的數(shù)據(jù)流，其路由選擇最終都會(huì)到定向到loopback，如果沒有綁定源IP地址，那么源/目標(biāo)IP地址均為127.0.0.1!如果服務(wù)端口是固定的，那么最終會(huì)接受65535-1個(gè)連接，減1的原因在于服務(wù)端已經(jīng)bind了服務(wù)端口，因此客戶端不能再次bind。這是合理的，因?yàn)榘凑账脑M唯一性考慮，一個(gè)服務(wù)只能接受一個(gè)特定IP地址的65535個(gè)連接或者65534個(gè)連接，但是問題是，如果需求巨大，這顯然不能滿足要求，你要知道，作為服務(wù)器而言，它要考慮的是總的最大并發(fā)連接數(shù)，一臺(tái)機(jī)器上同時(shí)發(fā)起6萬多個(gè)連接的可能性并不大，因此TCP在大多數(shù)情況下是合理，采用16bit的端口號(hào)剛剛好，因?yàn)閰f(xié)議頭不能太大，否則載荷率就會(huì)變小，這顯然是網(wǎng)絡(luò)傳輸所要求的，然而本機(jī)連本機(jī)時(shí)，并不需要網(wǎng)絡(luò)傳輸，你想當(dāng)然會(huì)認(rèn)為有多少需求就要都要滿足，不過TCP并不適合這種場(chǎng)合。（it外包服務(wù)公司）

　　本機(jī)連本機(jī)，沒有網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來的延遲，吞吐限制也僅限于本機(jī)資源利用，因此并發(fā)10萬甚至更多的需求都是合理的，可是TCP并不能滿足，原因就在于它只有16bit的端口號(hào)，目標(biāo)端口固定，同時(shí)只能有65534個(gè)連接。如何解決呢?我們知道127.0.0.0/8都是屬于loopback的，我們可以采用不同的源IP地址，如果想這么做，有兩個(gè)選擇，那就是要么客戶端bind源IP為127.x.y.z，要么SNAT成127.x.y.z，這樣就可以接受海量的連接需求了。但是這并不是最終的解決方案，為什么非要用TCP呢?TCP本來就是為網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計(jì)的，它的流控應(yīng)對(duì)不同的主機(jī)，擁控應(yīng)對(duì)反復(fù)無常的網(wǎng)絡(luò)，在本機(jī)，這些都不是問題，所以本機(jī)連本機(jī)，最好使用本機(jī)套接字，比如UNIX域套接字。

　　再來看問題2，一個(gè)連接本機(jī)的TCP數(shù)據(jù)包最終到達(dá)了loopback的xmit發(fā)送函數(shù)，其中簡單的調(diào)度了本CPU上的一個(gè)軟中斷處理，然后會(huì)在下一次中斷結(jié)束后調(diào)度其執(zhí)行，這有很大幾率是在當(dāng)前發(fā)送進(jìn)程的上下文中進(jìn)行的，也就是說，發(fā)送進(jìn)程在其上下文中進(jìn)行了發(fā)送操作，而此時(shí)軟中斷借用了其上下文觸發(fā)了接收操作，再然后，LOCK的開銷就很明顯，由于大量的TW套接字的insert和delete，需要頻繁LOCK哈希表，這種開銷完全記帳到了發(fā)送進(jìn)程的名下，也是不公平的。

　　注意，Linux內(nèi)核中，softirq會(huì)在兩種上下文中執(zhí)行，一種是硬件中斷后的任意上下文中，一種是每CPU一個(gè)內(nèi)核線程的上下文中，后者會(huì)記帳給top命令的si百分比，前者則會(huì)記帳給任意被中斷的進(jìn)程。（網(wǎng)絡(luò)外包公司）

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