#include "ace/SOCK_Dgram_Mcast.h"
#include "ace/INET_Addr.h"
#include "ace/OS.h"
#include "ace/ACE.h"
#include "ace/Log_Msg.h"
int ACE_TMAIN (int argc, char* argv[])
{
ACE_Time_Value ti = ACE_Time_Value (0, 20000)
ACE_INET_Addr local_addr ((u_short) 9000)
ACE_INET_Addr recv_addr
ACE_SOCK_Dgram recv_dgram
//打开端口
if (recv_dgram.open (local_addr) == -1) {
ACE_DEBUG ((LM_ERROR, "%p\虚谨n", "Recieving data gram open"))
ACE_OS::exit (-1)
}
ACE_Time_Value t = ACE_Time_Value::zero
while (1) {
//recieve data gram
char buf[2048]
//接收UDP数据，
ssize_t recv = recv_dgram.recv (buf, 2048, recv_addr)
//显示接收了多少数据，以及数弯誉脊据的来源
ACE_DEBUG ((LM_DEBUG, "%M [%t %N:%l] %s:%d recieved %d\n", recv_addr.get_host_addr (), recv_addr.get_port_number (), recv))
if (recv <= 0) {
ACE_DEBUG ((LM_DEBUG, "%M [%t %N:%l] Can't recieve any data gram from the port (%s:%d)\n", recv_addr.get_host_addr (),recv_addr.get_port_number ()))
ACE_OS::sleep (ti)
continue
}
}
return 0
}
要下班了，时间急悄碧，不写代码了先给你一个思路1 实现最简单的udp socket 模型，实现发送一个字符串。
2 实现一个简单的打开文件，读取文件的例子，如用fgets(),类似的函数有很多，然后再把读取的文件内容忘另一个文件里写(相关函数fopen(),write(),read())。
3 把上面两个函数结合到一起，在客户端实现打开要传送的文件，按一定的大小读取，读取后调用sendto（）发送到服务器端。在服务器端创建一个文件，然后调用recvfrom（）接受客户端发送过来的数据，向来是创建的那个文件中写。
下面是改好的udp发送文件的例子。
服务器端程序的编译
gcc -o file_server file_server
客户端老旁程序的编译
gcc -o file_client file_client.c
服务器程序和客户端程应当分别运行在2台计算机上.
服务器端程序的运行,在一个计算机的终端执行
./file_server
客户端程序的运行,在另一个计算机的终端中执行
./file_client 运行服务器程序的计算机的IP地址
根据提示输入要传输的服务器上的文件，该文件在服务器的运行目录上
在实际编程和测试中,可以用2个终端代替2个计算机,这样就可以在一台计算机上测试网络程序,
服务器端程序的运行,在一个终端执行
./file_server
客户端程序的运行,在另一个终端中执行
./file_client 127.0.0.1
说明: 任何计算机都可以通过127.0.0.1访问自己. 也可以用计算机的实际IP地址代替127.0.0.1
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// file_server.c 文件传输顺序服务器示例
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//本文件是服务器的代码
#include <netinet/in.h> // for sockaddr_in
#include <sys/types.h> // for socket
#include <sys/侍运橡socket.h> // for socket
#include <stdio.h> // for printf
#include <stdlib.h> // for exit
#include <string.h> // for bzero
/*
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
*/
#define HELLO_WORLD_SERVER_PORT 6666
#define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE 20
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512
int main(int argc, char **argv)
{
//设置一个socket地址结构server_addr,代表服务器internet地址, 端口
struct sockaddr_in server_addr， pcliaddr
bzero(&server_addr,sizeof(server_addr))//把一段内存区的内容全部设置为0
server_addr.sin_family = AF_INET
server_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY)
server_addr.sin_port = htons(HELLO_WORLD_SERVER_PORT)
//创建用于internet的据报套接字（UDPt,用server_socket代表服务器socket
// 创建数据报套接字（UDP）
int server_socket = socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0)
if( server_socket <0)
{
printf("Create Socket Failed!")
exit(1)
}
//把socket和socket地址结构联系起来
if( bind(server_socket,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr)))
{
printf("Server Bind Port : %d Failed!", HELLO_WORLD_SERVER_PORT)
exit(1)
}
while (1) //服务器端要一直运行
{
//定义客户端的socket地址结构client_addr
struct sockaddr_in client_addr
socklen_t n = sizeof(client_addr)
int length
char buffer[BUFFER_SIZE]
bzero(buffer, BUFFER_SIZE)
length = recvfrom(new_server_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0,&pcliaddr,&n)
if (length <0)
{
printf("Server Recieve Data Failed!\n")
break
}
char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE+1]
bzero(file_name, FILE_NAME_MAX_SIZE+1)
strncpy(file_name, buffer, strlen(buffer)>FILE_NAME_MAX_SIZE?FILE_NAME_MAX_SIZE:strlen(buffer))
// int fp = open(file_name, O_RDONLY)
// if( fp <0 )
FILE * fp = fopen(file_name,"r")
if(NULL == fp )
{
printf("File:\t%s Not Found\n", file_name)
}
else
{
bzero(buffer, BUFFER_SIZE)
int file_block_length = 0
// while( (file_block_length = read(fp,buffer,BUFFER_SIZE))>0)
while( (file_block_length = fread(buffer,sizeof(char),BUFFER_SIZE,fp))>0)
{
printf("file_block_length = %d\n",file_block_length)
//发送buffer中的字符串到new_server_socket,实际是给客户端
if(send(new_server_socket,buffer,file_block_length,0)<0)
{
printf("Send File:\t%s Failed\n", file_name)
break
}
bzero(buffer, BUFFER_SIZE)
}
// close(fp)
fclose(fp)
printf("File:\t%s Transfer Finished\n",file_name)
}
}
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// file_client.c 文件传输客户端程序示例
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//本文件是客户机的代码
#include <netinet/in.h> // for sockaddr_in
#include <sys/types.h> // for socket
#include <sys/socket.h> // for socket
#include <stdio.h> // for printf
#include <stdlib.h> // for exit
#include <string.h> // for bzero
/*
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
*/
#define HELLO_WORLD_SERVER_PORT 6666
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512
int main(int argc, char **argv)
{
if (argc != 2)
{
printf("Usage: ./%s ServerIPAddress\n",argv[0])
exit(1)
}
//设置一个socket地址结构client_addr,代表客户机internet地址, 端口
struct sockaddr_in client_addr
bzero(&client_addr,sizeof(client_addr))//把一段内存区的内容全部设置为0
client_addr.sin_family = AF_INET //internet协议族
client_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY)//INADDR_ANY表示自动获取本机地址
client_addr.sin_port = htons(0) //0表示让系统自动分配一个空闲端口
//创建用于internet的流协议(TCP)socket,用client_socket代表客户机socket
int client_socket = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)
if( client_socket <0)
{
printf("Create Socket Failed!\n")
exit(1)
}
//设置一个socket地址结构server_addr,代表服务器的internet地址, 端口
struct sockaddr_in server_addr
bzero(&server_addr,sizeof(server_addr))
server_addr.sin_family = AF_INET
if(inet_aton(argv[1],&server_addr.sin_addr) == 0) //服务器的IP地址来自程序的参数
{
printf("Server IP Address Error!\n")
exit(1)
}
server_addr.sin_port = htons(HELLO_WORLD_SERVER_PORT)
socklen_t server_addr_length = sizeof(server_addr)
char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE+1]
bzero(file_name, FILE_NAME_MAX_SIZE+1)
printf("Please Input File Name On Server:\t")
scanf("%s", file_name)
char buffer[BUFFER_SIZE]
bzero(buffer,BUFFER_SIZE)
strncpy(buffer, file_name, strlen(file_name)>BUFFER_SIZE?BUFFER_SIZE:strlen(file_name))
//向服务器发送buffer中的数据
socklen_t n = sizeof(server_addr)
sendto(client_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0,(struct sockaddr*)&server_addr,n)
// int fp = open(file_name, O_WRONLY|O_CREAT)
// if( fp <0 )
FILE * fp = fopen(file_name,"w")
if(NULL == fp )
{
printf("File:\t%s Can Not Open To Write\n", file_name)
exit(1)
}
//从服务器接收数据到buffer中
bzero(buffer,BUFFER_SIZE)
int length = 0
while( length = recv(client_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0))
{
if(length <0)
{
printf("Recieve Data From Server %s Failed!\n", argv[1])
break
}
// int write_length = write(fp, buffer,length)
int write_length = fwrite(buffer,sizeof(char),length,fp)
if (write_length<length)
{
printf("File:\t%s Write Failed\n", file_name)
break
}
bzero(buffer,BUFFER_SIZE)
}
printf("Recieve File:\t %s From Server[%s] Finished\n",file_name, argv[1])
return 0
}
首先，我们假设：测量每秒的数据包(pps)比测量每秒字节数(Bps)更有意思。您可以通过更好的管道输送以及发送更长数据包来获取更高的Bps。而相比之下，提高pps要困难得多。
因为我们对pps感兴趣，我们的实验将使用较短的 UDP 消息。准确来说是 32 字节的 UDP 负载，这相当于以太神世网层的 74 字节。
在实验中，我们将使用两个物理服务器：“接收器”和“发送器”。
它们都有两个六核2 GHz的 Xeon处理器。每个服务器都启用了 24 个处理器的超线程(HT)，有 Solarflare 的 10G 多队列网卡，有 11 个接收队列配置。稍后将详细介绍。
测试程序的源代码分别是：udpsender、udpreceiver。
预备知识
我们使用4321作为UDP数据包的端口，在开始之前，我们必须确保传输不会被iptables干扰：
Shell
receiver$ iptables -I INPUT 1 -p udp --dport 4321 -j ACCEPT
receiver$ iptables -t raw -I PREROUTING 1 -p udp --dport 4321 -j NOTRACK
为了后面测试方便游纯肢，我们显式地定义IP地址：
Shell
receiver$ for i in `seq 1 20`do
ip addr add 192.168.254.$i/24 dev eth2
done
sender$ ip addr add 192.168.254.30/24 dev eth3
1. 简单的方法
开始我们做一些最简单的试验。通过简单地发送和接收，有多少包将会被传送？
模拟发送者的伪代码：
Python
fd = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
fd.bind(("0.0.0.0", 65400)) # select source port to reduce nondeterminism
fd.connect(("192.168.254.1", 4321))
while True:
fd.sendmmsg(["x00" * 32] * 1024)
因为我们使用了常见的系统调用的send，所以效率不会很高。上下文切换到内核代价很高所以最好避免它。幸运地是，最近Linux加入了一个方便的系统调用叫sendmmsg。它允许我们在一次调用时，发送很多的数据包。那我们就一次发1024个数据包。
模拟接受者的伪代码：
Python
fd = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
fd.bind(("0.0.0.0", 4321))
while True:
packets = [None] * 1024
fd.recvmmsg(packets, MSG_WAITFORONE)
同样地，recvmmsg 也是相对于常见的 recv 更有效的一版系统调用。
让我们试试吧：
Shell
sender$ ./udpsender 192.168.254.1:4321
receiver$ ./udpreceiver1 0.0.0.0:4321
0.352M pps 10.730MiB / 90.010Mb
0.284M pps 8.655MiB / 72.603Mb
0.262M pps 7.991MiB / 67.033Mb
0.199M pps 6.081MiB / 51.013Mb
0.195M pps 5.956MiB / 49.966Mb
0.199M pps 6.060MiB / 50.836Mb
0.200M pps 6.097MiB / 51.147Mb
0.197M pps 6.021MiB / 50.509Mb
测试发现，运用最简单的方式可以实现 197k – 350k pps。看起来还不错嘛，但不幸的是，很不稳定啊，这是因为内核在核之间交换裤冲我们的程序，那我们把进程附在 CPU 上将会有所帮助
Shell
sender$ taskset -c 1 ./udpsender 192.168.254.1:4321
receiver$ taskset -c 1 ./udpreceiver1 0.0.0.0:4321
0.362M pps 11.058MiB / 92.760Mb
0.374M pps 11.411MiB / 95.723Mb
0.369M pps 11.252MiB / 94.389Mb
0.370M pps 11.289MiB / 94.696Mb
0.365M pps 11.152MiB / 93.552Mb
0.360M pps 10.971MiB / 92.033Mb
现在内核调度器将进程运行在特定的CPU上，这提高了处理器缓存，使数据更加一致，这就是我们想要的啊！
2. 发送更多的数据包
虽然 370k pps 对于简单的程序来说已经很不错了，但是离我们 1Mpps 的目标还有些距离。为了接收更多，首先我们必须发送更多的包。那我们用独立的两个线程发送，如何呢：
Shell
sender$ taskset -c 1,2 ./udpsender
192.168.254.1:4321 192.168.254.1:4321
receiver$ taskset -c 1 ./udpreceiver1 0.0.0.0:4321
0.349M pps 10.651MiB / 89.343Mb
0.354M pps 10.815MiB / 90.724Mb
0.354M pps 10.806MiB / 90.646Mb
0.354M pps 10.811MiB / 90.690Mb
接收一端的数据没有增加，ethtool –S 命令将显示数据包实际上都去哪儿了：
Shell
receiver$ watch 'sudo ethtool -S eth2 |grep rx'
rx_nodesc_drop_cnt:451.3k/s
rx-0.rx_packets: 8.0/s
rx-1.rx_packets: 0.0/s
rx-2.rx_packets: 0.0/s
rx-3.rx_packets: 0.5/s
rx-4.rx_packets: 355.2k/s
rx-5.rx_packets: 0.0/s
rx-6.rx_packets: 0.0/s
rx-7.rx_packets: 0.5/s
rx-8.rx_packets: 0.0/s
rx-9.rx_packets: 0.0/s
rx-10.rx_packets:0.0/s
通过这些统计，NIC 显示 4 号 RX 队列已经成功地传输大约 350Kpps。rx_nodesc_drop_cnt 是 Solarflare 特有的计数器，表明NIC发送到内核未能实现发送 450kpps。
有时候，这些数据包没有被发送的原因不是很清晰，然而在我们这种情境下却很清楚：4号RX队列发送数据包到4号CPU，然而4号CPU已经忙不过来了，因为它最忙也只能读350kpps。在htop中显示为：
多队列 NIC 速成课程
从历史上看，网卡拥有单个RX队列，用于硬件和内核之间传递数据包。这样的设计有一个明显的限制，就是不可能比单个CPU处理更多的数据包。
为了利用多核系统，NIC开始支持多个RX队列。这种设计很简单：每个RX队列被附到分开的CPU上，因此，把包送到所有的RX队列网卡可以利用所有的CPU。但是又产生了另一个问题：对于一个数据包，NIC怎么决定把它发送到哪一个RX队列？
用 Round-robin 的方式来平衡是不能接受的，因为这有可能导致单个连接中数据包的重排序。另一种方法是使用数据包的hash值来决定RX号码。Hash值通常由一个元组（源IP，目标IP，源port，目标port）计算而来。这确保了从一个流产生的包将最终在完全相同的RX队列，并且不可能在一个流中重排包。
在我们的例子中，hash值可能是这样的：
Shell
1
RX_queue_number = hash('192.168.254.30', '192.168.254.1', 65400, 4321) % number_of_queues
多队列 hash 算法
Hash算法通过ethtool配置，设置如下：
Shell
receiver$ ethtool -n eth2 rx-flow-hash udp4
UDP over IPV4 flows use these fields for computing Hash flow key:
IP SA
IP DA
对于IPv4 UDP数据包，NIC将hash(源 IP,目标 IP)地址。即
Shell
1
RX_queue_number = hash('192.168.254.30', '192.168.254.1') % number_of_queues
这是相当有限的，因为它忽略了端口号。很多NIC允许自定义hash。再一次，使用ethtool我们可以选择元组(源 IP、目标 IP、源port、目标port)生成hash值。
Shell
receiver$ ethtool -N eth2 rx-flow-hash udp4 sdfn
Cannot change RX network flow hashing options: Operation not supported
不幸地是，我们的NIC不支持自定义，我们只能选用(源 IP、目的 IP) 生成hash。
NUMA性能报告
到目前为止，我们所有的数据包都流向一个RX队列，并且一个CPU。我们可以借这个机会为基准来衡量不同CPU的性能。在我们设置为接收方的主机上有两个单独的处理器，每一个都是一个不同的NUMA节点。
在我们设置中，可以将单线程接收者依附到四个CPU中的一个，四个选项如下：
另一个CPU上运行接收器，但将相同的NUMA节点作为RX队列。性能如上面我们看到的，大约是360 kpps。
将运行接收器的同一 CPU 作为RX队列，我们可以得到大约430 kpps。但这样也会有很高的不稳定性，如果NIC被数据包所淹没，性能将下降到零。
当接收器运行在HT对应的处理RX队列的CPU之上，性能是通常的一半，大约在200kpps左右。
接收器在一个不同的NUMA节点而不是RX队列的CPU上，性能大约是330 kpps。但是数字会不太一致。
虽然运行在一个不同的NUMA节点上有10%的代价，听起来可能不算太坏，但随着规模的变大，问题只会变得更糟。在一些测试中，每个核只能发出250 kpps，在所有跨NUMA测试中，这种不稳定是很糟糕。跨NUMA节点的性能损失，在更高的吞吐量上更明显。在一次测试时，发现在一个坏掉的NUMA节点上运行接收器，性能下降有4倍。
3.多接收IP
因为我们NIC上hash算法的限制，通过RX队列分配数据包的唯一方法是利用多个IP地址。下面是如何将数据包发到不同的目的IP：
1
sender$ taskset -c 1,2 ./udpsender 192.168.254.1:4321 192.168.254.2:4321
ethtool 证实了数据包流向了不同的 RX 队列：
Shell
receiver$ watch 'sudo ethtool -S eth2 |grep rx'
rx-0.rx_packets: 8.0/s
rx-1.rx_packets: 0.0/s
rx-2.rx_packets: 0.0/s
rx-3.rx_packets: 355.2k/s
rx-4.rx_packets: 0.5/s
rx-5.rx_packets: 297.0k/s
rx-6.rx_packets: 0.0/s
rx-7.rx_packets: 0.5/s
rx-8.rx_packets: 0.0/s
rx-9.rx_packets: 0.0/s
rx-10.rx_packets:0.0/s
接收部分：
Shell
receiver$ taskset -c 1 ./udpreceiver1 0.0.0.0:4321
0.609M pps 18.599MiB / 156.019Mb
0.657M pps 20.039MiB / 168.102Mb
0.649M pps 19.803MiB / 166.120Mb
万岁！有两个核忙于处理RX队列，第三运行应用程序时，可以达到大约650 kpps !
我们可以通过发送数据到三或四个RX队列来增加这个数值，但是很快这个应用就会有另一个瓶颈。这一次rx_nodesc_drop_cnt没有增加，但是netstat接收到了如下错误：
Shell
receiver$ watch 'netstat -s --udp'
Udp:
437.0k/s packets received
0.0/s packets to unknown port received.
386.9k/s packet receive errors
0.0/s packets sent
RcvbufErrors: 123.8k/s
SndbufErrors: 0
InCsumErrors: 0
这意味着虽然NIC能够将数据包发送到内核，但是内核不能将数据包发给应用程序。在我们的case中，只能提供440 kpps，其余的390 kpps + 123 kpps的下降是由于应用程序接收它们不够快。
4.多线程接收
我们需要扩展接收者应用程序。最简单的方式是利用多线程接收，但是不管用：
Shell
sender$ taskset -c 1,2 ./udpsender 192.168.254.1:4321 192.168.254.2:4321
receiver$ taskset -c 1,2 ./udpreceiver1 0.0.0.0:4321 2
0.495M pps 15.108MiB / 126.733Mb
0.480M pps 14.636MiB / 122.775Mb
0.461M pps 14.071MiB / 118.038Mb
0.486M pps 14.820MiB / 124.322Mb
接收性能较于单个线程下降了，这是由UDP接收缓冲区那边的锁竞争导致的。由于两个线程使用相同的套接字描述符，它们花费过多的时间在UDP接收缓冲区的锁竞争。这篇论文详细描述了这一问题。
看来使用多线程从一个描述符接收，并不是最优方案。
5. SO_REUSEPORT
幸运地是，最近有一个解决方案添加到 Linux 了 —— SO_REUSEPORT 标志位（flag）。当这个标志位设置在一个套接字描述符上时，Linux将允许许多进程绑定到相同的端口，事实上，任何数量的进程将允许绑定上去，负载也会均衡分布。
有了SO_REUSEPORT，每一个进程都有一个独立的socket描述符。因此每一个都会拥有一个专用的UDP接收缓冲区。这样就避免了以前遇到的竞争问题：
Shell
1
2
3
4
receiver$ taskset -c 1,2,3,4 ./udpreceiver1 0.0.0.0:4321 4 1
1.114M pps 34.007MiB / 285.271Mb
1.147M pps 34.990MiB / 293.518Mb
1.126M pps 34.374MiB / 288.354Mb
现在更加喜欢了，吞吐量很不错嘛！
更多的调查显示还有进一步改进的空间。即使我们开始4个接收线程，负载也会不均匀地分布：
两个进程接收了所有的工作，而另外两个根本没有数据包。这是因为hash冲突，但是这次是在SO_REUSEPORT层。
结束语
我做了一些进一步的测试，完全一致的RX队列，接收线程在单个NUMA节点可以达到1.4Mpps。在不同的NUMA节点上运行接收者会导致这个数字做多下降到1Mpps。
总之，如果你想要一个完美的性能，你需要做下面这些：
确保流量均匀分布在许多RX队列和SO_REUSEPORT进程上。在实践中，只要有大量的连接(或流动)，负载通常是分布式的。
需要有足够的CPU容量去从内核上获取数据包。
To make the things harder, both RX queues and receiver processes should be on a single NUMA node.
为了使事情更加稳定，RX队列和接收进程都应该在单个NUMA节点上。
虽然我们已经表明，在一台Linux机器上接收1Mpps在技术上是可行的，但是应用程序将不会对收到的数据包做任何实际处理——甚至连看都不看内容的流量。别太指望这样的性能，因为对于任何实际应用并没有太大用处。
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