上週，在我們進行效能測試的時候，發現了乙個問題。
我們的伺服器上啟了乙個redis服務端，偵聽0.0.0.0的1234埠，同處在本機的另外乙個程序會頻繁發起到該服務端的短連線，結果導致了兩個問題：
1.大量的time_wait狀態的連線；
2.發起連線的程序的cpu佔用率接近100%。
這兩個結果嚴重影響了我們閘道器的效能，在分析具體原因之前，首先做乙個提倡，那就是：本機連線本機，首選unix域套接字而不是tcp！
原因其實不需要資料分析，僅僅理論分析就夠了，前提是你要做linux核心協議棧的ip層處理以及軟中斷排程有足夠的理解，當然，這些都很簡單。
首先我們來看看問題1。time_wait就不多說了，只要任何一端主動斷開連線，那麼它最終可能將會進入time_wait狀態，具體是否會進入在linux上取決於幾個因素，第一，你有沒有兩端開啟timestamps，如果開啟了，你有沒有在服務端開啟recycle，如果開啟了，那麼time_wait套接字就會迅速消失，也就是說，想讓recycle起作用，你一定要開啟timestamps。如果沒有timestamps，那麼就會有大量的time_wait狀態的套接字。
在linux核心協議棧的實現中，所有連線本機的資料流，其路由選擇最終都會到定向到loopback，如果你沒有繫結源ip位址，那麼源/目標ip位址均為127.0.0.1！如果服務埠是固定的，那麼最終會接受65535-1個連線，減1的原因在於服務端已經bind了服務埠，因此客戶端不能再次bind。這是合理的，因為按照四元組唯一性考慮，乙個服務只能接受乙個特定ip位址的65535個連線或者65534個連線，但是問題是，如果需求巨大，這顯然不能滿足要求，你要知道，作為伺服器而言，它要考慮的是總的最大併發連線數，一台機器上同時發起6萬多個連線的可能性並不大，因此tcp在大多數情況下是合理，採用16bit的埠號剛剛好，因為協議頭不能太大，否則載荷率就會變小，這顯然是網路傳輸所要求的，然而本機連本機時，並不需要網路傳輸，你想當然會認為有多少需求就要都要滿足，不過tcp並不適合這種場合。
本機連本機，沒有網路傳輸帶來的延遲，吞吐限制也僅限於本機資源利用，因此併發10萬甚至更多的需求都是合理的，可是tcp並不能滿足，原因就在於它只有16bit的埠號，目標埠固定，同時只能有65534個連線。如何解決呢？我們知道127.0.0.0/8都是屬於loopback的，我們可以採用不同的源ip位址，如果想這麼做，有兩個選擇，那就是要麼客戶端bind源ip為127.x.y.z，要麼snat成127.x.y.z，這樣就可以接受海量的連線需求了。但是這並不是最終的解決方案，為什麼非要用tcp呢？tcp本來就是為網路傳輸設計的，它的流控應對不同的主機，擁控應對反覆無常的網路，在本機，這些都不是問題，所以本機連本機，最好使用本機套接字，比如unix域套接字。
再來看問題2，乙個連線本機的tcp資料報最終到達了loopback的xmit傳送函式，其中簡單的排程了本cpu上的乙個軟中斷處理，然後會在下一次中斷結束後排程其執行，這有很大機率是在當前傳送程序的上下文中進行的，也就是說，傳送程序在其上下文中進行了傳送操作，而此時軟中斷借用了其上下文觸發了接收操作，再然後，lock的開銷就很明顯，由於大量的tw套接字的insert和delete，需要頻繁lock雜湊表，這種開銷完全記帳到了傳送程序的名下，也是不公平的。
注意，linux核心中，softirq會在兩種上下文中執行，一種是硬體中斷後的任意上下文中，一種是每cpu乙個核心執行緒的上下文中，後者會記帳給top命令的si百分比，前者則會記帳給任意被中斷的程序。
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