域套接字通訊域共享記憶體通訊效能比較
最近碰到一個問題,兩個程序間需要實時交換一些資料,資料量不是很大,就72個位元組。當時估計簡單起見,用的是域套接字的方式。
後續效能測試的時候,忽然發現當網路包併發量很大時,效能忽然大幅下降,用strace跟蹤發現,忽然有好多的read,write操作,檢視程式碼跟蹤到此處,發現是域套接字需要不斷的讀寫操作,雖然保證了資料的安全按序到達,但是此種操作效能太低。自己就想,兩者究竟相差多少呢?跑兩個程式比較下,一目瞭然。程式碼有些是用的網上現成的,水平有限,勿噴。
結果寫在前面防止你看不到:域套接字跟共享記憶體完全不在一個數量級,域套接字是步行的話,共享記憶體跟跑車差不多。
詳細時間值大概相差30多倍(使用perf stat測試)。
1、域套接字客戶端:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/time.h> #include <sys/un.h> #include <errno.h> #include <string.h> #define DIS_MSG_FILE "/tmp/.dis_msg" typedef struct _key_args { unsigned int key; union { u_int32_t ipv4_addr; u_int32_t ipv6_addr[4]; } sip; union { u_int32_t ipv4_addr; u_int32_t ipv6_addr[4]; } dip; unsigned short sport; unsigned short dport; unsigned char protocol; unsigned short match_type; unsigned short iptype; //unsigned short mask; int core_id; }key_args_t; typedef struct _dis_msg_buff { long mtype; unsigned int key; int core_num; int msg_type; key_args_t karg; }dis_msg_buff_t; int main() { int i = 0; int fd = 0; int len = 0; int ret = 0; char reerrno = 0; struct sockaddr_un addr; dis_msg_buff_t msg; time_t t; t = time(NULL); fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0); if (fd < 0){ printf("CLIENT: socket error\n"); return -1; } memset(&addr, 0x00, sizeof(struct sockaddr_un)); addr.sun_family = AF_UNIX; strncpy(addr.sun_path, DIS_MSG_FILE,strlen(DIS_MSG_FILE)); len = sizeof(addr.sun_family); #ifdef HAVE_SUN_LEN len = addr.sun_len = SUN_LEN(&addr); #else len = sizeof (addr.sun_family) + strlen (addr.sun_path); #endif /* HAVE_SUN_LEN */ ret = connect(fd, (struct sockaddr *)&addr, len); if (ret<0){ printf("CLIENT: connect error\n"); return -1; } /*------------------------通訊100w次---------------------------*/ while(i++ < 1000000){ memset(&msg, 0x00, sizeof(msg)); if(write(fd, &msg, sizeof(msg)) < 0) { printf("CLIENT: write error\n"); goto err; } while(1){ int nbytes; reerrno = 0; nbytes = read(fd, &reerrno, sizeof(reerrno)); if (nbytes <= 0 && errno != EINTR) goto err; if (nbytes > 0){ if (reerrno == 1) break; else goto err; } } } /*------------------------通訊100w次-結束--------------------------*/ close(fd); printf("CLIENT: success %d\n", time(NULL)-t); return 0; err: close(fd); printf("CLIENT: failed\n"); return -1; }
2、域套接字伺服器:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <malloc.h> #include <sys/types.h> #include <errno.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <sys/select.h> #include <unistd.h> #include <termios.h> #include <sys/stat.h> /**********定時器標頭檔案***************/ #include <sys/time.h> #include <signal.h> /***********程序間SOCKET通訊標頭檔案**********/ #include <sys/socket.h> #include <sys/un.h> #define UNIX_DOMAIN "/tmp/.dis_msg" typedef struct _key_args { unsigned int key; union { u_int32_t ipv4_addr; u_int32_t ipv6_addr[4]; } sip; union { u_int32_t ipv4_addr; u_int32_t ipv6_addr[4]; } dip; unsigned short sport; unsigned short dport; unsigned char protocol; unsigned short match_type; unsigned short iptype; //unsigned short mask; int core_id; }key_args_t; typedef struct _dis_msg_buff { long mtype; unsigned int key; int core_num; int msg_type; key_args_t karg; }dis_msg_buff_t; void main() { socklen_t clt_addr_len; int listen_fd; int com_fd; int ret=0; char reerrno = 0; int i; dis_msg_buff_t msg; int len; struct sockaddr_un clt_addr; struct sockaddr_un srv_addr; //建立用於通訊的套接字,通訊域為UNIX通訊域 listen_fd=socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM,0); if(listen_fd<0) { printf("SERVER:cannot create listening socket\n"); return; } //設定伺服器地址引數 srv_addr.sun_family=AF_UNIX; strncpy(srv_addr.sun_path,UNIX_DOMAIN,sizeof(srv_addr.sun_path)-1); unlink(UNIX_DOMAIN); //繫結套接字與伺服器地址資訊 ret=bind(listen_fd,(struct sockaddr*)&srv_addr,sizeof(srv_addr)); if(ret==-1) { printf("cannot bind server socket\n"); close(listen_fd); unlink(UNIX_DOMAIN); return; } //對套接字進行監聽,判斷是否有連線請求 ret=listen(listen_fd,1); if(ret==-1) { printf("cannot listen the client connect request\n"); close(listen_fd); unlink(UNIX_DOMAIN); return; } chmod(UNIX_DOMAIN,00777);//設定通訊檔案許可權 //當有連線請求時,呼叫accept函式建立伺服器與客戶機之間的連線 len=sizeof(clt_addr); com_fd=accept(listen_fd,(struct sockaddr*)&clt_addr,&len); if(com_fd<0) { printf("cannot accept client connect request"); close(listen_fd); unlink(UNIX_DOMAIN); return; } /*------------------------通訊100w次---------------------------*/ while(1){ //讀取並輸出客戶端傳送過來的連線資訊 memset(&msg,0x00,sizeof(msg)); int recv_php_num=read(com_fd,&msg,sizeof(msg)); if (recv_php_num <= 0){ printf("read error\n"); return; } reerrno = 1; write(com_fd,&reerrno,sizeof(reerrno)); reerrno = 0; } }
3、共享記憶體客戶端:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#define MY_SHM_ID 815
struct shared_use_at{
int written_by_you;
char some_text[72];
};
int main()
{
int shmid, ret;
time_t t;
t = time(NULL);
shmid = shmget(MY_SHM_ID, sizeof(struct shared_use_at), 0666);
if(shmid > 0)
printf("Create a shared memory segment %d\n", shmid);
else if(shmid == EEXIST){
printf("shared memory is exist!\n");
exit(0);
}
printf("shmid = %d, EEXIST = %d\n", shmid, EEXIST);
struct shmid_ds shmds;
ret = shmctl(shmid, IPC_STAT, &shmds);
if(ret == 0){
printf("Size of memory segment is %d\n", (int)shmds.shm_segsz);
printf("Number of attches %d\n", (int)shmds.shm_nattch);
}else{
printf("shmctl() call failed\n");
}
int running = 1;
char buffer[100] = {0};
void *shared_memory = (void *)0;
struct shared_use_at *shared_stuff;
shared_memory = shmat(shmid, (void *)0, 0);
if(shared_memory == (void*)-1){
printf("shmat failed\n");
exit(0);
}
shared_stuff = (struct shared_use_at *)shared_memory;
/*------------------------通訊100w次---------------------------*/
while(running++<1000000){
while(shared_stuff->written_by_you == 1){
}
memset(shared_stuff->some_text, 0x00, 72);
shared_stuff->some_text[0] = 'o';
shared_stuff->written_by_you = 1;
}
/*------------------------通訊100w次--結束-----------------------*/
printf("time = %d\n", (int)(time(NULL) - t));
shared_stuff->some_text[0] = 'k';
shared_stuff->written_by_you = 1;
ret = shmdt(shared_memory);
if(ret == 0)
printf("shmdt memory \n");
else
printf("shmdt memory failed \n");
ret = shmctl(shmid, IPC_RMID, 0);
if(ret == 0)
printf("shared memory removed \n");
else
printf("shared memory removed failed\n");
return 0;
}
4、共享記憶體伺服器:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <errno.h>
#define MY_SHM_ID 815
struct shared_use_at{
int written_by_you;
char some_text[72];
};
int main()
{
printf("page size = %d\n", getpagesize());
int shmid, ret;
shmid = shmget(MY_SHM_ID, sizeof(struct shared_use_at), 0666|IPC_CREAT);
if(shmid > 0)
printf("Create a shared memory segment %d\n", shmid);
struct shmid_ds shmds;
ret = shmctl(shmid, IPC_STAT, &shmds);
if(ret == 0){
printf("Size of memory segment is %d\n", (int)shmds.shm_segsz);
printf("Number of attches %d\n", (int)shmds.shm_nattch);
}else{
printf("shmctl() call failed\n");
}
int running = 1;
int arunning = 1;
void *shared_memory = (void *)0;
struct shared_use_at *shared_stuff;
shared_memory = shmat(shmid, (void *)0, 0);
if(shared_memory == (void*)-1){
printf("shmat failed\n");
exit(0);
}
shared_stuff = (struct shared_use_at *)shared_memory;
shared_stuff->written_by_you = 0;
/*------------------------通訊100w次---------------------------*/
while(running++){
if(shared_stuff->written_by_you){
if(shared_stuff->some_text[0] == 'o')
arunning++;
if(shared_stuff->some_text[0] == 'k')
break;
shared_stuff->written_by_you = 0;
}
}
/*------------------------通訊100w次--結束-------------------------*/
printf("arunning = %d, running = %d \n", arunning, running);
ret = shmdt(shared_memory);
if(ret == 0)
printf("shmdt memory \n");
else
printf("shmdt memory failed \n");
ret = shmctl(shmid, IPC_RMID, 0);
if(ret == 0)
printf("shared memory removed \n");
else
printf("shared memory removed failed\n");
return 0;
}
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