Linux TCP SO_REUSEPORT:用法和实现

主要观点:介绍利用 Linux 网络栈相对新的功能SO_REUSEPORT套接字选项来提高服务器性能,对比SO_REUSEADDR,详细阐述SO_REUSEPORT在连接分配、多进程监听等方面的机制及性能影响,并给出客户端和服务器应用的代码示例。
关键信息

  • SO_REUSEPORT允许多个进程在同一端口上监听,内核会忽略包括LISTEN状态的套接字;
  • 连接分配通过对客户端和服务器 IP:Port 哈希来实现,以良好分配连接;
  • 通过两个测试展示SO_REUSEPORT对性能的提升,包括创建单LISTEN套接字并 fork 48 次,以及每个子进程创建LISTEN套接字并启用SO_REUSEPORT
  • 给出客户端和服务器应用的代码,包括创建子进程、设置套接字选项、绑定端口、监听等操作。
    重要细节
  • TCP连接由唯一 5 元组定义,客户端和服务器在不同阶段初始化元组元素;
  • TIME-WAIT套接字在应用关闭TCP连接一端时创建;
  • SO_REUSEADDR在存在已建立或TIME-WAIT套接字时允许套接字绑定同一 IP:Port 组合,但SO_REUSEPORT允许在存在LISTEN套接字时绑定;
  • SO_REUSEPORT通过reuseport_select_sock()函数从组中选择套接字,涉及哈希计算和索引操作;
  • 性能测试中使用特定的内核版本、系统配置和测试流程来测量SO_REUSEPORT性能。
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