本文内容包括Linux下对于 Sockets API 的使用、两个可以提高性能的 socket 选项以及 GNU/Linux 优化。为了能够开发性能卓越的应用程序,请遵循以下技巧:最小化报文传输的延时;最小化系统调用的负载;为 Bandwidth Delay Product 调节 TCP 窗口;动态优化 GNU/Linux TCP/IP 栈。
最小化系统调用的负载
任何时候通过一个 socket 来读写数据时,您都是在使用一个系统调用(system call)。这个调用(例如 read 或 write)跨越了用户空间应用程序与内核的边界。另外,在进入内核之前,您的调用会通过 C 库来进入内核中的一个通用函数(system_call())。从 system_call() 中,这个调用会进入文件系统层,内核会在这儿确定正在处理的是哪种类型的设备。最后,调用会进入 socket 层,数据就是在这里进行读取或进行排队从而通过 socket 进行传输的(这涉及数据的副本)。
这个过程说明系统调用不仅仅是在应用程序和内核中进行操作的,而且还要经过应用程序和内核中的很多层次。这个过程耗费的资源很高,因此调用次数越多,通过这个调用链进行的工作所需要的时间就越长,应用程序的性能也就越低。
由于我们无法避免这些系统调用,因此惟一的选择是最小化使用这些调用的次数。幸运的是,我们可以对这个过程进行控制。
解决方案
在将数据写入一个 socket 时,尽量一次写入所有的数据,而不是执行多次写数据的操作。对于读操作来说,最好传入可以支持的最大缓冲区,因为如果没有足够多的数据,内核也会试图填充整个缓冲区(另外还需要保持 TCP 的通告窗口为打开状态)。这样,您就可以最小化调用的次数,并可以实现更好的整体性能。
使用 Sockets API,我们可以开发客户机和服务器应用程序,它们可以在本地网络上进行通信,也可以通过 Internet 在全球范围内进行通信。与其他 API 一样,您可以通过一些方法使用 Sockets API,从而提高 Socket 的性能,或者限制 Socket 的性能。