Fastsocket学习笔记之示范应用篇

前言

上篇介绍了如何构建安装fastsocket内核模块，下面将基于fastsocket/demo/README.md文件翻译整理而成。

嗯，下面进入翻译篇。

介绍

示范为一个简单TCP Server服务器程序，用于基准测试和剖析Liunx内核网络堆栈性能表现，当然也是为了演示Fastsocket可扩展和其性能改进。

示范应用基于epoll模型和非阻塞性IO，处理网络连接，但只有在多核的模式下才能够工作得很好：程序的每一个进程被绑定到CPU的不同核，起始于CPU core 0，各自独立处理客户端连接请求。

示范程序具有两种工作模式：

服务器模式：任何请求都会直接返回HTTP 200 OK
代理模式：服务器接收到客户端请求，转发给后端服务器，同时转发后端响应给客户端。

这是一个简单傻瓜形式的Tcp Server，仅仅用于测试使用，使用时要求客户端和服务器端只能够携带一个packet包大小的数据，否则程序会处理不了。

构建

以下面方式进行构建：

cd demo && make

用法

最简单方式以默认配置无参数形式运行：

./server

参数如下:

-w worker_num: 定义进程数.
- 默认值为当前可用CPU核心数个进程.
-c start_core: 指定进程绑定CPU核的开始索引值
- 默认值为 0.
-o log_file: 定义日志文件名称
- 默认值为 ./demo.log
-a listen_address: 指定监听地址，[ip:port]字符串组合形式，支持添加多个地址
- 默认值为 0.0.0.0:80
-x backend_address: 启动代理模式，需要填写[ip:port]组合形式地址，支持多个代理地址
- 默认不开启
-v: 启用详细统计数据输出
- 默认为禁用
-d: 启动Debug调试模式，调试信息被写入日志文件中
- 默认禁用
-k: 启用HTTP keepalive机制，当前只能够工作在服务器模式下
- 默认被禁用

实例

在运行之前，需要注意两点：

为了跑满CPU，需要确保客户端和后端服务器都不应该成为瓶颈，两种可行方案：
- 提供足够多机器用以充当客户端和后端服务器角色
- 或在一台机器上充当客户端和后端服务器，使用fastsocket（推荐方案，较为节省服务器）
正确配置网卡，若不知道如何做，可以参考源码中script目录

服务器模式示范

服务器模式至少需要两台主机：

主机A作为客户端产生HTTP请求
主机B为Web服务器

设定每台主机CPU 12核，网络大概设置如下：

 +--------------------+     +--------------------+
 |       Host A       |     |      Host B        |
 |                    |     |                    |
 |    10.0.0.1/24     |-----|    10.0.0.2/24     |
 |                    |     |                    |
 +--------------------+     +--------------------+

下面是运行两台主机的步骤：

主机B：

Web服务器模式单独运行，开启12个工作进程，和CPU核心数一致：

./server -w 12 -a 10.0.0.2:80
或者测试借助于Fastsocket所带来的性能

LD_PRELOAD=../library/libfsocket.so ./server -w 12 -a 10.0.0.2:80

主机A：

运行Apache ab程序作为请求者
ab -n 1000000 -c 100 http://10.0.0.2:80/
单个Apache ab程序不能够体现服务器负载能力，多个ab实例同时并发运行可能会好很多，开12个实例和CPU核心数一致： N=12; for i in $(seq 1 $N); do ab -n 1000000 -c 100 http://10.0.0.2:80/ > /dev/null 2>&1; done

代理模式示范

代理模式下，需要三台机器：

主机A作为客户端产生HTTP请求
主机B作为代理角色
主机C则需要后端服务器

设定每台机器CPU内核数12，网络结构如下：

 +--------------------+     +--------------------+     +--------------------+
 |       Host A       |     |       Host B       |     |       Host C       |
 |                    |     |                    |     |                    |
 |    10.0.0.1/24     |     |    10.0.0.2/24     |     |     10.0.0.3/24    |
 +---------+----------+     +---------+----------+     +----------+---------+
           |                          |                           |
 +---------+--------------------------+---------------------------+---------+
 |                                 switch                                   |
 +--------------------------------------------------------------------------+

下面为具体的运行步骤：

主机B：

为代理服务器启动12个进程
./server -w 12 -a 10.0.0.2:80 -x 10.0.0.3:80
或者以Fastsocket方式启动 LD_PRELOAD=../library/libsocket.so ./server -w 12 -a 10.0.0.2:80 -x 10.0.0.3:80

主机C：

理论上任何WEB服务器都可以充当后端服务器，这里充分利用示范程序好了：
./server -w 12 -a 10.0.0.3:80

主机A：

作为客户端请求生成器，同样启动12个Apache ab实例：
N=12; for i in $(seq 1 $N); do ab -n 1000000 -c 100 http://10.0.0.2:80/ > /dev/null 2>&1; done

动手实践

以上翻译完毕，下面将是根据上面内容进行动手测试描述吧。

安装Apache ab命令

检查一下包含Apache ab命令的软件包：

yum provides /usr/bin/ab

可以看到类似于如下字样：

httpd-tools-2.2.15-39.el6.centos.x86_64 : Tools for use with the Apache HTTP Server

安装它就可以了

yum install httpd-tools

虚拟机测试

Windows 7专业版跑VMware Workstation 10.04虚拟机，两个Centos 6.5系统，配置一致，2G内存，8个CPU逻辑处理器核心。

客户端安装Apache ab命令测试，跑8个实例： for i in $(seq 1 8); do ab -n 10000 -c 100 http://192.168.192.16:80/ > /dev/null 2>&1; done

服务器端，分别记录：
/opt/fast/server -w 8 LD_PRELOAD=../library/libfsocket.so ./server -w 8

服务器模式对比

两组数据对比：

运行方式	处理消耗时间(秒)	处理总数	平均每秒处理数	最大值
单独运行	34s	80270	2361	2674
加载fasocket	28s	80399	2871	2964

代理模式数据

测试方式如上，三台服务器（测试端+代理端+服务器端）配置一样。第一次代理单独启动，第二次代理预加载fastsocket方式。

运行方式	处理消耗时间(秒)	处理总数	平均每秒处理数	最大值
第一次测试后端	44s	80189	1822	2150
第一次测试代理	44s	80189	1822	2152
第二次测试后端	42s	80051	1906	2188
第二次测试代理	42s	80051	1906	2167

备注：虚拟机上数据，不代表真实服务器上数据，仅供参考。

虽然基于虚拟机，测试环境受限，但一样可以看到基于fastsocket服务器模型，处理性能有所提升：总体处理时间，每秒平均处理数，以及处理上限等。

关于LD_PRELOAD注意事项

动态链接预先加载LD_PRELOAD虽是利器，但不是万能药，LD_PRELOAD遇到下面情况会失效：

静态链接使用gcc -static参数把libc.so.6静态链入执行程序中
设置执行文件的SUID权限，可能也会导致LD_PRELOAD失效（如：chmod 4755 daemon）

情况很复杂，小心为上。

小结

学习并测试了fastsocket的源码示范部分，前后对比可以看到fastsocket带来了处理性能的提升。

Fastsocket学习笔记之示范应用篇