转自:http://www.cnblogs.com/Anker/p/7076537.html
1、前言
昨天总结了一下Linux下网络编程“惊群”现象,给出Nginx处理惊群的方法,使用互斥锁。为例发挥多核的优势,目前常见的网络编程模型就是多进程或多线程,根据accpet的位置,分为如下场景:
(1)单进程或线程创建socket,并进行listen和accept,接收到连接后创建进程和线程处理连接
(2)单进程或线程创建socket,并进行listen,预先创建好多个工作进程或线程accept()在同一个服务器套接字、
这两种模型解充分发挥了多核CPU的优势,虽然可以做到线程和CPU核绑定,但都会存在:
- 单一listener工作进程胡线程在高速的连接接入处理时会成为瓶颈
- 多个线程之间竞争获取服务套接字
- 缓存行跳跃
- 很难做到CPU之间的负载均衡
- 随着核数的扩展,性能并没有随着提升
参考:http://www.blogjava.net/yongboy/archive/2015/02/12/422893.html
Linux kernel 3.9带来了SO_REUSEPORT特性,可以解决以上大部分问题。
2、SO_REUSEPORT解决了什么问题
SO_REUSEPORT支持多个进程或者线程绑定到同一端口,提高服务器程序的性能,解决的问题:
- 允许多个套接字 bind()/listen() 同一个TCP/UDP端口
- 每一个线程拥有自己的服务器套接字
- 在服务器套接字上没有了锁的竞争
- 内核层面实现负载均衡
- 安全层面,监听同一个端口的套接字只能位于同一个用户下面
其核心的实现主要有三点:
- 扩展 socket option,增加 SO_REUSEPORT 选项,用来设置 reuseport。
- 修改 bind 系统调用实现,以便支持可以绑定到相同的 IP 和端口
- 修改处理新建连接的实现,查找 listener 的时候,能够支持在监听相同 IP 和端口的多个 sock 之间均衡选择。
有了SO_RESUEPORT后,每个进程可以自己创建socket、bind、listen、accept相同的地址和端口,各自是独立平等的。让多进程监听同一个端口,各个进程中accept socket fd
不一样,有新连接建立时,内核只会唤醒一个进程来accept
,并且保证唤醒的均衡性。
include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#define IP "127.0.0.1"
#define PORT 8888
#define WORKER 4
#define MAXLINE 4096
int worker(int i)
{
struct sockaddr_in address;
bzero(&address, sizeof(address));
address.sin_family = AF_INET;
inet_pton( AF_INET, IP, &address.sin_addr);
address.sin_port = htons(PORT);
int listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
assert(listenfd >= 0);
int val =1;
/*set SO_REUSEPORT*/
if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &val, sizeof(val))<0) {
perror("setsockopt()");
}
int ret = bind(listenfd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));
assert(ret != -1);
ret = listen(listenfd, 5);
assert(ret != -1);
while (1) {
printf("I am worker %d, begin to accept connection.\n", i);
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_addrlen = sizeof( client_addr );
int connfd = accept( listenfd, ( struct sockaddr* )&client_addr, &client_addrlen );
if (connfd != -1) {
printf("worker %d accept a connection success. ip:%s, prot:%d\n", i, inet_ntoa(client_addr.sin_addr), client_addr.sin_port);
} else {
printf("worker %d accept a connection failed,error:%s", i, strerror(errno));
}
char buffer[MAXLINE];
int nbytes = read(connfd, buffer, MAXLINE);
printf("read from client is:%s\n", buffer);
write(connfd, buffer, nbytes);
close(connfd);
}
return 0;
}
int main()
{
int i = 0;
for (i = 0; i < WORKER; i++) {
printf("Create worker %d\n", i);
pid_t pid = fork();
/*child process */
if (pid == 0) {
worker(i);
}
if (pid < 0) {
printf("fork error");
}
}
/*wait child process*/
while (wait(NULL) != 0)
;
if (errno == ECHILD) {
fprintf(stderr, "wait error:%s\n", strerror(errno));
}
return 0;
}
我的测试机器内核版本为:
测试结果如下所示:
从结果可以看出,四个进程监听相同的IP和port。
4、参考资料
http://lists.dragonflybsd.org/pipermail/users/2013-July/053632.html
http://www.blogjava.net/yongboy/archive/2015/02/12/422893.html
http://m.blog.chinaunix.net/uid-10167808-id-3807060.html