高性能web服务器的秘密核武器

最近kangle web服务器已经发布了新版2.3.1，其性能比老版本提升8倍之多，静态文件处理能力达apache的8-10倍。如此高的性能怎么来的呢？kangle有哪些秘密武器呢？其实作为现代化的其它web服务器如nginx,lighttpd,cherokee等其原理都差不多，可能实现细节有些区别而已。

　　第一件秘密武器：epoll/IOCP/kqueue新模型

　　 传统的web服务器采用同步socket处理，即每一线程服务于一个客户(apache就是这样)，或者是使用传统的select/poll模型。在连接数小的情况，性能也不会很差，但随着连接数的上升，性能会直线下降，超过一定数量时，会导致服务器无法提供服务。这就是著名的C10K问题。现代化的web服务器都采用效率更高的模型，linux下面是epoll,windows下面是IOCP,bsd系统的是kqueue. kangle新版也采用这种模型，连接数上升，性能只是会下降一点，基本上很稳定的提供服务。

　　第二件秘密武器: 非阻塞socket

　　 即使采用了新模型也能更好的处理服务了，但为什么还要非阻塞socket呢？我们知道，对于发送数据(调用send),大多数的情况下是不会阻塞的，因为数据是直接放到socket的缓冲里面，只有缓冲满了的情况下会阻塞。问题就是我们已经使用了新模型可以检测到该socket能发的时候才发啊？和阻塞有什么关系呢？这就是关键了，因为新模型只能保证发送一次数据不会阻塞，你无法检测一次发送多条数据，这个很关键，因为你的数据不可能完整的，如http头和http body可能要分多次包发送。如果一检测只能发一次，效率会受些影响，如果我们用非阻塞socket,一次检测我们可以一直发送数据，多次调用send, 直到发完，或者检测到EAGAIN错误。这样节省epoll/kqueue系统调用次数，效率大大提升。

　　第三件秘密武器: writev代替write/send

　　 上次我们已经优化了一次检测可以多次发送数据，节省了epoll/kqueue调用了，但还不够，够贪的吧，能不能做到一次检测，一次发送多条数据，这就是用writev,而不用传统的write/send调用了。大家可以man writev可以看到这个函数的帮助。我们可以在调用前构建多条数据数组，又节省几次write/send调用。IOCP的WSASend函数也是可以实现相同的功能。

　　第四件秘密武器: TCP_CORK/TCP_NOPUSH

　　 下面我们从socket身上再下功夫，我们可以利用linux特有的TCP_CORK和bsd下面的TCP_NOPUSH功能。http协议层我们可以知道一次请求会发送多少数据给用户，但下面的tcp/ip层无法理解http协议，tcp/ip会按照它的算法，决定是否会合并一些小包发送。能否让 tcp/ip也能"理解"http协议?嗯，这就是第三件秘密武器了,TCP_CORK/TCP_NOPUSH，我们可以在开始发送http头前设置一下,设置一下socket的TCP_CORK/TCP_NOPUSH,相当于在数据流上加一个塞子，这样数据是不会发送到对方，我们再发送http其它数据，等这些数据全部发送完了，我们再把塞子拔掉,取消TCP_CORK/TCP_NOPUSH。节省带宽。至于TCP_CORK和TCP_NOPUSH的详细用法，大家可以搜索一下其它文档。

　　第五件秘密武器: 缓存(Cache)

　　 缓存(Cache)可以大大提高我们的性能，http协议已经有缓存机制。但实现比较复杂，kangle新版采用了内存和磁盘两级缓存机制，磁盘缓存主要用在反向代理等要远程连接的地方，对于本机的文件，主要使用内存缓存。缓存淘汰机制使用LRU算法。kangle内部维护两个链表，一个是map 表，一个是双向链表，map表查找时使用，一但某个网页再次请求(命中)，就会插到双向链表的最前面。每次要删除缓存网页时从双向链表的后面开始，即那些最近没有命中的网页。