UDP数据丢包跟踪与总结

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丢包检查方法

• 给每个UDP包编号，对比收发端的接收到的包。对于UDP协议层上的包，例如RTP包，可以从RTP包中读出包的序列号进行判断。
• 抓包。发送端和接收端分别抓包。linux下可以使用tcpdump，windows下使用wireshark。
• linux下，可以使用watch netstat -su查看丢包统计。主要看RcvbufErrors和SndbufErrors。如果两个统计项的数字都在不断增加，表明网卡有丢包。

发送方丢包

发送的包太大

发送的包比64K大会导致UDP协议sendto返回错误。
发送的包比MTU大，UDP包在接收端容易丢包，可查看接收端的网卡统计。可考虑把包切分到MTU一下再发送。

发包速度太快

发包速度太快的话，可能有两个问题：1.接收端来不及接收导致接收端丢包。2.发送端网卡处理不过来。这个时候sendto没有返回错误，但是用netstat查看会发现SndbufErrors不断上升，有可能是网卡的输出队列太小导致。可以考虑使用ifconfig命令把txqueuelen设置大一些。

UDP包流量太大

同一个端口发送的数据量太大时会导致网卡丢包，这个时候可以用netstat查看会发现SndbufErrors不断上升。sendto会返回-1.这个时候可以考虑增大/proc/sys/net/core/wmem_max的值。
这种情况尤其是同时给多个客户端发送音视频数据时导致。笔者曾经遇到过这么一次情况。一个端口向8个客户端发送视频流时，网卡流量大概400M/s，sendto会返回-1，errno 11.程序里也调用setsockopt设置了发送缓冲区为60M，然而还是会丢包。后来将系统参数/proc/sys/net/core/wmem_max设到60M才解决问题。

接收端丢包

接收缓冲区太小

接收缓冲区小于发送客户端的包的大小，或者接收客户端recvfrom速度太慢，导致接收缓冲区满丢弃数据。前一种问题，可以考虑增大接收缓冲区。后一种问题，可以考虑将接收操作和业务处理操作分离到不同的线程来处理

 

参考文章链接2：https://www.cnblogs.com/lsgxeva/p/11124762.html(侵权必删)

解决方案：通过开启网卡多队列以及中断绑定来解决大流量下的网络丢包问题(暂时未测试)

1、判断当前系统环境是否支持多队列网卡，执行命令:

lspci -vvv

如果在Ethernet项中。含有MSI-X: Enable+ Count=9 Masked-语句，则说明当前系统环境是支持多队列网卡的，否则不支持。

2、ethtool -l eth0命令可以看到eth0网卡是否支持多队列，最多支持多少、当前开启多少

3、设置网卡当前使用多队列。运行命令：ethtool -L eth0 combined N为要使能的队列数

4、要确保多队列确实生效，可以查看文件：

# ls /sys/class/net/eth0/queues/

rx-0 rx-2 rx-4 rx-6 tx-0 tx-2 tx-4 tx-6
rx-1 rx-3 rx-5 rx-7 tx-1 tx-3 tx-5 tx-7

如上，如果rx数量是设定值，则正确。

X86系统采用中断机制协同处理CPU与其他设备工作。长久以来网卡的中断默认由cpu0处理，在大量小包的网络环境下可能出现cpu0负载高，而其他cpu空闲。后来出现网卡多队列技术解决这个问题。

通过命令cat /proc/interrupts 查看系统中断信息，应该是长下面这个样子。第一列是中断号，后面是每个cpu的中断数，可以通过grep过滤网卡来看相关的中断再那个CPU上执行

5、中断绑定

我们可以绑定中断号与处理CPU之间的关系，Linux系统用irqbalance服务优化中断分配，它能自动收集数据，调度中断请求。为了了解中断绑定，我们把irqbalance服务关掉，手工调整绑定关系。

/proc/irq/{IRQ_ID}/smp_affinity，中断IRQ_ID的CPU亲和配置文件，16进制
/proc/irq/{IRQ ID}/smp_affinity_list，10进制，与smp_affinity相通，修改一个相应改变。

[root@localhost ~]# cat /proc/interrupts  | grep eth0

               CPU0       CPU1       CPU2       CPU3       CPU4       CPU5       CPU6       CPU7

143:          0          0          0          0          1          0          0          0  IR-PCI-MSI-edge      eth0
 144:         68         67         58  297886391         69         57         68         59  IR-PCI-MSI-edge      eth0-TxRx-0
 145:  282217533         59         54         55         62         61         56         57  IR-PCI-MSI-edge      eth0-TxRx-1
 146:         52  269243896         51         46         55         50         53         54  IR-PCI-MSI-edge      eth0-TxRx-2
 147:         44         10         14         11         35  292342171         12          7  IR-PCI-MSI-edge      eth0-TxRx-3

[root@localhost ~]# cat /proc/irq/144/smp_affinity

08
[root@localhost ~]# cat /proc/irq/144/smp_affinity_list 
3

#上面表示的是08【00001000】，表示在cpu3上(从右往左，依次从CPU0~CPU7)，和下面的3保持一致

[root@localhost ~]# echo 4 > /proc/irq/144/smp_affinity

修订后在进行压力测试，观察eth0的中断分压

RPS/RFS

RSS需要硬件支持，在不支持RSS的环境中，RPS/RFS提供了软件的解决方案。RPS（Receive Packet Steering）是把一个rx队列的软中断分发到多个CPU核上，从而达到负载均衡的目的。RFS（Receive Flow Steering）是RPS的扩展，RPS只依靠hash来控制数据包，提供负载平衡，但是没有考虑到应用程序的位置（指应用程序所在CPU）。RFS目标是通过指派应用线程正在运行的CPU处理中断，增加数据缓存的命中率。

参考文章链接3：https://cloud.tencent.com/developer/article/1638140

在开始之前，我们先用一张图解释 linux 系统接收网络报文的过程。

1. 首先网络报文通过物理网线发送到网卡
2. 网络驱动程序会把网络中的报文读出来放到 ring buffer 中，这个过程使用 DMA（Direct Memory Access），不需要 CPU 参与
3. 内核从 ring buffer 中读取报文进行处理，执行 IP 和 TCP/UDP 层的逻辑，最后把报文放到应用程序的 socket buffer 中
4. 应用程序从 socket buffer 中读取报文进行处理