linux网络性能优化

网络协议栈

指标工具

工具指标

网络收发

应用程序

应用程序，通常通过套接字接口进行网络操作。由于网络收发通常比较耗时，所以应用程序的优化，主要就是对网络 I/O 和进程自身的工作模型的优化。

从网络 I/O 的角度来说，主要有下面两种优化思路。

第一种是最常用的 I/O 多路复用技术 epoll，主要用来取代 select 和 poll。这其实是解决 C10K 问题的关键，也是目前很多网络应用默认使用的机制。
第二种是使用异步 I/O（Asynchronous I/O，AIO 允许应用程序同时发起很多 I/O 操作，而不用等待这些操作完成。等到 I/O 完成后，系统会用事件通知的方式，告诉应用程序结果。不过，AIO 的使用比较复杂，你需要小心处理很多边缘情况。

而从进程的工作模型来说，也有两种不同的模型用来优化。
第一种，主进程 + 多个 worker 子进程。其中，主进程负责管理网络连接，而子进程负责实际的业务处理。这也是最常用的的一种模型。
第二种，监听到相同端口的多进程模型。在这种模型下，所有进程都会监听相同接口，并且开启 SO_REUSEPORT 选项，由内核负责，把请求负载均衡到这些监听进程中去。
除了网络 IO 和进程的工作模型外，应用层的网络协议优化，也是至关重要的一点。我总结了常见的几种优化方法。
1、使用长连接取代短连接，可以显著降低 TCP 建立连接的成本。在每秒请求次数较多时，这样做的效果非常明显。
2、使用内存等方式，来缓存不常变化的数据，可以降低网络 IO 次数，同时加快应用程序的响应速度。
3、使用 Protocol Buffer 等序列化的方式，压缩网络 IO 的数据量，可以提高应用程序的吞吐。
4、使用 DNS 缓存、预取、HTTPDNS 等方式，减少 DNS 解析的延迟，也可以提升网络 IO 的整体速度。

套接字

套接字可以屏蔽掉linux内核中不同协议的差异，为应用程序提供统一的访问接口。每个套接字，都有一个读写缓冲区。
1、读缓冲区，缓存了远端发过来的数据。如果读缓冲区已满，就不能再接收新的数据。
2、写缓冲区，缓存了要发出去的数据。如果写缓冲区已满，应用程序的写操作就会被阻塞。
所以，为了提高网络的吞吐量，你通常需要调整这些缓冲区的大小。比如：
1、增大每个套接字的缓冲区大小 net.core.optmem_max；
2、增大套接字接收缓冲区大小 net.core.rmem_max 和发送缓冲区大小 net.core.wmem_max；
3、增大 TCP 接收缓冲区大小 net.ipv4.tcp_rmem 和发送缓冲区大小 net.ipv4.tcp_wmem。

内核选项

TCP优化方法