sendmmsg测试

最新推荐文章于 2024-11-12 21:28:44 发布
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分类专栏： 网络编程
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/nice_wen/article/details/83902568
本文探讨了sendmsg和sendmmsg系统调用的区别，并通过测试代码详细展示了sendmmsg如何提高发送效率。在测试环境中，通过调整sendmmsg的发包数量，发现增加发包数能有效降低发送大量数据的时间。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

由于本人才疏学浅，本文难免存在遗漏之处，欢迎大家留言指正，本人将感激不尽。

一、sendmsg和sendmmsg简介

  其中sendmsg就是一个发包的系统调用，一次只能发送一个包，具体的可参考 https://linux.die.net/man/2/sendmsg

  sendmmsg是对sendmsg的优化，调用一次sendmmsg可以发送多个segments，具体可参考 http://man7.org/linux/man-pages/man2/sendmmsg.2.html

这篇文章主要介绍sendmmsg能够带来多大的提升，主要通过代码解释测试的过程，然后给出测试结果。

二、测试代码及测试环境说明

  测试数据大小为1000MB，测试发送完1000MB数据的消耗的时间。由于测试机是万兆网卡（10000Mb/s）,如果一直发送，将打满网卡，网卡成为瓶颈，此处在每一次调用sendmmsg发包之后，调用usleep将进程睡眠，缓解网卡的压力。此处测试，限制sendmmsg每次发包个数最多为16，包大小固定为1330，所以万兆网卡将16个包发完大概需要16微妙，所以此处每次调用sendmmsg之后，进程睡眠16微妙，虽然此处通过usleep睡眠16微妙，但是加上进程上下文切换的时间，sendmmsg的调用间隔大于16微妙。

UDP客户端一直发包，每次调用sendmmsg默认为阻塞，代码如下：

#include <iostream>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#i
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DPDK在绑定物理核时如何配置大页内存？ 3. 在死循环发送中如何避免发送速率超过网卡处理能力？ 4. 如何验证数据包是否真正被发送到网络而没有丢包？</think>### 结论：**在优化条件下可以稳定达到1000Mbps速率**，但需满足以下关键条件： --- ### 一、性能可行性验证 #### 1. **理论计算** - **目标吞吐量**：$1000 \text{Mbps} = 125 \text{MB/s}$ - **256B包处理需求**： $$ \text{包速率} = \frac{125 \times 10^6 \ \text{B/s}}{256 \ \text{B/包}} \approx 488,281 \ \text{pps} $$ - **CPU能力**（3GHz单核）： - DPDK优化后单核处理能力：$\geq 30 \ \text{Mpps}$ [^1] - **实际仅需0.016个物理核**（$488k/30M$） #### 2. **协议开销影响** | 协议 | 有效载荷 | 实际包大小 | 带宽需求 | |------|----------|------------|----------| | TCP | 256B | $256+40=296\text{B}$ | $1184\text{Mbps}$ | | UDP | 256B | $256+28=284\text{B}$ | $1136\text{Mbps}$ | > 需实际网络带宽$\geq 1184\text{Mbps}$（TCP场景）[^2] --- ### 二、关键优化方案 #### 1. **物理核绑定（必需）** ```c #include <sched.h> cpu_set_t cpuset; CPU_ZERO(&cpuset); CPU_SET(2, &cpuset); // 绑定到物理核2 sched_setaffinity(0, sizeof(cpuset), &cpuset); ``` - **作用**：避免多用户竞争导致的线程漂移[^1] #### 2. **DPDK批处理发送（核心优化）** ```c // DPDK批处理示例（每次发送32包） struct rte_mbuf *pkts[BURST_SIZE]; for (int i=0; i<BURST_SIZE; i++) { pkts[i] = rte_pktmbuf_alloc(mbuf_pool); memcpy(rte_pktmbuf_append(pkts[i], 256), data, 256); } uint16_t sent = rte_eth_tx_burst(port, 0, pkts, BURST_SIZE); ``` - **优势**： - 减少PCIe事务：32包/次 vs 1包/次 - 降低中断频率：$ \frac{488kpps}{32} \approx 15k次/秒 $ - 单核可达$ >25 \text{Mpps} $ [^1] #### 3. **内存与NUMA优化** ```c // 在网卡同NUMA节点分配内存 void *buf = numa_alloc_onnode(256 * BURST_SIZE, numa_node); ``` - **效果**：减少跨NUMA访问延迟（$ \downarrow 30\% $） #### 4. **规避协议栈瓶颈** - **内核协议栈不可行**： ```c // 传统send()死循环（无法达标） while(1) { send(sock, buf, 256, 0); // 单次系统调用开销 >1μs } ``` - 最大吞吐：$ \frac{1}{1\mu s} \times 256B = 256MB/s = 2048Mbps $ - **实际受限于**：上下文切换/中断/锁竞争 --- ### 三、性能瓶颈诊断 #### 1. **不可达场景** | 场景 | 最大吞吐 | 原因 | |------|----------|------| | 未绑定物理核 | $\leq 400Mbps$ | 核心竞争导致调度延迟 | | 单包发送模式 | $\leq 600Mbps$ | 系统调用占CPU 90% | | TCP+1%丢包 | $\leq 300Mbps$ | 重传机制阻塞流水线[^2] | #### 2. **可达性验证条件** 1. 使用DPDK用户态驱动 2. 绑定专用物理核（通过`sched_setaffinity`） 3. 批处理大小$\geq 32$包 4. 实际网络带宽$>1184Mbps$（TCP场景） --- ### 四、部署建议 ```bash # 启动DPDK应用（绑定核2，2GB大页） ./dpdk-send --lcores 2 --socket-mem 1024,1024 ``` **监控指标**： ```bash # 查看发包速率 dpdk-proc-info --stats # 检测丢包 ethtool -S eth0 | grep tx_dropped ``` > **结论**：在DPDK+物理核绑定+批处理优化下，$488kpps$的256B包处理属于**低负载任务**，可稳定达到$1000Mbps$[^1][^2]。 --- ### 相关问题
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