高并发服务器的限制有哪些,如何提高并发量-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了高并发服务器的限制有哪些,如何提高并发量。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

前言

并发量限制因素 (五元组)

准备

测试并发量

思考局限

如何打破

超时连接问题何在

connection timeout的解决办法

实际开发中的处理方案

文章小结

前言

本文纯粹就是小杰学习后端服务器开发的一个学习笔记系列.
小杰会尽量地将其梳理清楚, 大家一起学习，共同进步, 知识不分高低, 计算机的学习小杰认为也是一个 量变 ---> 质变的过程
天道酬勤, 水滴石穿, 在不同的阶段就干好自己当前阶段力所能及之事, 至少是没有在寝室的床上瘫着消磨时光 -------- 愿大家都学有所成,所获

并发量限制因素 (五元组)

五元组: (srcip, dstip, srcport, dstport, proto)

文件句柄, 文件描述符数量 open files
系统内存限制
端口数量限制
网络带宽的限制 (一般不做考虑)
数据库的并发量限制

准备

先将 open files 修改到 100W的上限

查看单个进程可以打开的文件句柄的数目, open files的大小

命令：ulimit

ulimit -a 显示当前所有的资源限制
ulimit -H 设置硬件资源限制
ulimit -S 设置软件资源限制
ulimit -n 设置进程最大打开文件描述符数

我的已经被我自己修改为了100W的量级了

修改方式:

命令修改： ulimit -n <value> 缺陷：不是永久修改, 不涉及写磁盘, 重启shell之后修改消失
修改配置文件 limits.conf 文件限制着用户可以使用的最大文件数，最大线程，最大内存等资源使用量。 vim /etc/security/limits.conf 涉及写磁盘, 每一次登录shell都会加载配置文件, 永久修改配置文件记忆技巧, 资源使用限制涉及到系统安全, 故而在security中

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测试并发量

首先针对之前写的reactor进行一个并发量的测试.

测试代码server代码在上一篇文章中:

epoll高度封装reactor,几乎所有可见服务器的底层框架_小杰312的博客-CSDN博客_小杰框架epoll高度封装reactor,几乎所有可见服务器的底层框架https://blog.csdn.net/weixin_53695360/article/details/123894158?spm=1001.2014.3001.5502

并发量：服务器可以承载的客户端的连接数量, 也就是可以维护的 sockfd的数量.

客户端并发量测试

初始版本测试结果如下:

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思考局限

srcip 客户端的ip是固定的 srcport 客户端的可用端口数理论值是 65535

dstip + dstport 固定，服务器ip 跟端口固定

此时并发量可以达到2.8W, 然后报错不能分配地址了. 其实是客户端端口分配上限了.

如何打破

增加服务器端口数, 此时完全先从五元组确定唯一连接的方向切入，思考出可以增加服务端的监视窗口数量来提高并发量, 打破限制. (多端口, 多窗口监视，有效提升客户接入量)

将服务器的端口数开启到100个
核心改变代码:

创建监视端口 init_listen_sock

int init_sock(short port) {

	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if (sockfd == -1) {
		err_exit("socket");
	}

	sockaddr_in addr;

	memset(&addr, 0, sizeof(addr));
	addr.sin_port = htons(port);
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

	if (-1 == bind(sockfd, (SA*)&addr, sizeof(addr))) {
		err_exit("bind");
	}

	if (-1 == listen(sockfd, 5)) {
		err_exit("listen");
	}

	return sockfd;
}

	//循环向eventloop中添加多监视窗口, 多port
    int i = 0;
	for (i = 0; i < LISTEN_PORT; ++i) {
		sockfd = init_sock(i + port);
		//将其加入到event_loop中
		struct epoll_event ev;
		ev.events = EPOLLIN;	//level 触发 
		//注册监视事件
		struct sockitem* si = (struct sockitem*)malloc(sizeof(struct sockitem));
		si->sockfd = sockfd;
		si->callback = accept_cb;//设置事件处理器

		ev.data.ptr = si;
		epoll_ctl(eventloop->epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);
	}

再测试

经过漫长等待之后它终于还是没有达到100W左右, 而是killed了, 因为内存限制被killed了

其实这个不是正常现象，我这里是因为内存限制而产生了killed, 实际上，内存限制没有打破的情况下也还是无法达到100W, 会出现 connection timeout 连接超时的错误

超时连接问题何在

100 * 2.8W 服务端端口数(100端口) * 客户端端口数 (随机2.8W端口, 之前测试) 可以达到100W，所以接入量的限制不是五元组. 而是其他因素

针对connect的超时连接错误, 我们透过TCP三次握手去看, 问题在于服务端没有向客户端返回一个ACK, 导致了connect 超时. --- server 的ACK为何没有到

此时的限制其实在于协议栈了. iptables，一种过滤装置防火墙

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connection timeout的解决办法

修改 /etc/sysctl.conf 配置文件, 打破限制.

net.nf_conntrack_max 就是防火墙的限制

fs.file-max = 1048576        
net.nf_conntrack_max = 1048576
net.ipv4.tcp_rmem =128 256 512
net.ipv4.tcp_wmem =128 256 512

至此其实可以完成百万接入量了, 只是我的服务器内存是在太小, 无法达到要求，内存足够是可以跑到100W的.

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实际开发中的处理方案

采用多进程的方式, 而不是多端口的方式.

测试代码: MAX_PORT : 代表的是端口数, 与服务器端口数保持一致文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-702935.html

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <errno.h>
#include <netinet/tcp.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
#include <fcntl.h>

#define MAX_BUFFER		128
#define MAX_EPOLLSIZE	(384*1024)
#define MAX_PORT		1


#define TIME_SUB_MS(tv1, tv2)  ((tv1.tv_sec - tv2.tv_sec) * 1000 + (tv1.tv_usec - tv2.tv_usec) / 1000)

int isContinue = 0;

static int ntySetNonblock(int fd) {
	int flags;

	flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
	if (flags < 0) return flags;
	flags |= O_NONBLOCK;
	if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0) return -1;
	return 0;
}

// s设置好地址可复用
static int ntySetReUseAddr(int fd) {
	int reuse = 1;
	return setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char *)&reuse, sizeof(reuse));
}


int main(int argc, char **argv) {
	if (argc <= 2) {
		printf("Usage: %s ip port\n", argv[0]);
		exit(0);
	}

	const char *ip = argv[1];
	int port = atoi(argv[2]);
	int connections = 0;
	char buffer[128] = {0};
	int i = 0, index = 0;

	struct epoll_event events[MAX_EPOLLSIZE];
	
	int epoll_fd = epoll_create(MAX_EPOLLSIZE);
	
	strcpy(buffer, " Data From MulClient\n");
		
	struct sockaddr_in addr;
	memset(&addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
	
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);

	struct timeval tv_begin;
	gettimeofday(&tv_begin, NULL);

	while (1) {
		if (++index >= MAX_PORT) index = 0;
		
		struct epoll_event ev;
		int sockfd = 0;

		if (connections < 340000 && !isContinue) {
			sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
			if (sockfd == -1) {
				perror("socket");
				goto err;
			}

			//ntySetReUseAddr(sockfd);
			addr.sin_port = htons(port+index);

			if (connect(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(struct sockaddr_in)) < 0) {
				perror("connect");
				goto err;
			}
			ntySetNonblock(sockfd);
			ntySetReUseAddr(sockfd);

			sprintf(buffer, "Hello Server: client --> %d\n", connections);
			send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0);

			ev.data.fd = sockfd;
			ev.events = EPOLLIN | EPOLLOUT;
			epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);
		
			connections ++;
		}
		//connections ++;
		if (connections % 1000 == 999 || connections >= 340000) {
			struct timeval tv_cur;
			memcpy(&tv_cur, &tv_begin, sizeof(struct timeval));
			
			gettimeofday(&tv_begin, NULL);
			//计算出时间
			int time_used = TIME_SUB_MS(tv_begin, tv_cur);
			printf("connections: %d, sockfd:%d, time_used:%d\n", connections, sockfd, time_used);
			//每一次仅仅只是拿出来
			int nfds = epoll_wait(epoll_fd, events, connections, 100);
			for (i = 0;i < nfds;i ++) {
				int clientfd = events[i].data.fd;

				if (events[i].events & EPOLLOUT) {
					sprintf(buffer, "data from %d\n", clientfd);
					send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0);
				} else if (events[i].events & EPOLLIN) {
					char rBuffer[MAX_BUFFER] = {0};				
					ssize_t length = recv(sockfd, rBuffer, MAX_BUFFER, 0);
					if (length > 0) {
						printf(" RecvBuffer:%s\n", rBuffer);

						if (!strcmp(rBuffer, "quit")) {
							isContinue = 0;
						}
						
					} else if (length == 0) {
						printf(" Disconnect clientfd:%d\n", clientfd);
						connections --;
						close(clientfd);
					} else {
						if (errno == EINTR) continue;

						printf(" Error clientfd:%d, errno:%d\n", clientfd, errno);
						close(clientfd);
					}
				} else {
					printf(" clientfd:%d, errno:%d\n", clientfd, errno);
					close(clientfd);
				}
			}
		}

		usleep(1 * 1000);
	}

	return 0;

err:
	printf("error : %s\n", strerror(errno));
	return 0;
	
}

文章小结

做并发测试时候出现了问题，我们思考的方式是: 内存限制, open files 文件句柄数限制, 五元组组合限制, 网络带宽, 数据库... 方向入手思考
对于各种系统资源的限制, 可以通过修改配置文件的方式做出永久修改 /etc/security/limits.conf + /etc/sysctl.conf
五元组组合限制防火墙限制
ulimit -a 查看所有的资源限制, free -h 查看内存限制, htop 动态观察CPU + 内存占用情况, 便于分析异常

到了这里，关于高并发服务器的限制有哪些,如何提高并发量的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！