軟考網(wǎng)絡(luò)工程師知識點：利用TCP/IP優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸

　　為了減輕這些問題所帶來的影響，Linux(以及其他的一些操作系統(tǒng))在其TCP實現(xiàn)中包括了TCP_DEFER_ACCEPT選項。它們設(shè)置在偵聽套接字的服務(wù)器方，該選項命令內(nèi)核不等待最后的ACK包而且在第1個真正有數(shù)據(jù)的包到達才初始化偵聽進程。在發(fā)送SYN/ACK包之后，服務(wù)器就會等待客戶程序發(fā)送含數(shù)據(jù)的IP包�，F(xiàn)在，只需要在網(wǎng)絡(luò)上傳送3個包了，而且還顯著降低了連接建立的延遲，對HTTP通信而言尤其如此。這一選項在好些操作系統(tǒng)上都有相應(yīng)的對等物。例如，在FreeBSD上，同樣的行為可以用以下代碼實現(xiàn)：

　　/* 為明晰起見，此處略去無關(guān)代碼 */

　　struct accept_filter_arg af = { “dataready”， “” };

　　setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_ACCEPTFILTER, &af, sizeof(af));

　　這個特征在FreeBSD上叫做“接受過濾器”，而且具有多種用法。不過，在幾乎所有的情況下其效果與TCP_DEFER_ACCEPT是一樣的：服務(wù)器不等待最后的ACK包而僅僅等待攜帶數(shù)據(jù)負載的包。要了解該選項及其對高性能Web服務(wù)器的重要意義的更多信息請參考Apache文檔上的有關(guān)內(nèi)容。

　　就HTTP客戶/服務(wù)器交互而言，有可能需要改變客戶程序的行為�？蛻舫绦驗槭裁匆�發(fā)送這種“無用的”ACK包呢?這是因為，TCP協(xié)議棧無法知道ACK包的狀態(tài)。如果采用FTP而非HTTP，那么客戶程序直到接收了FTP服務(wù)器提示的數(shù)據(jù)包之后才發(fā)送數(shù)據(jù)。在這種情況下，延遲的ACK將導致客戶/服務(wù)器交互出現(xiàn)延遲。為了確定ACK是否必要，客戶程序必須知道應(yīng)用程序協(xié)議及其當前狀態(tài)。這樣，修改客戶行為就成為必要了。

　　對Linux客戶程序來說，我們還可以采用另一個選項，它也被叫做TCP_DEFER_ACCEPT。我們知道，套接字分成兩種類型，偵聽套接字和連接套接字，所以它們也各自具有相應(yīng)的TCP選項集合。因此，經(jīng)常同時采用的這兩類選項卻具有同樣的名字也是完全可能的。在連接套接字上設(shè)置該選項以后，客戶在收到一個SYN/ACK包之后就不再發(fā)送ACK包，而是等待用戶程序的下一個發(fā)送數(shù)據(jù)請求;因此，服務(wù)器發(fā)送的包也就相應(yīng)減少了。

　　TCP_QUICKACK

　　阻止因發(fā)送無用包而引發(fā)延遲的另一個方法是使用TCP_QUICKACK選項。這一選項與 CP_DEFER_ACCEPT不同，它不但能用作管理連接建立過程而且在正常數(shù)據(jù)傳輸過程期間也可以使用。另外，它能在客戶/服務(wù)器連接的任何一方設(shè)置。如果知道數(shù)據(jù)不久即將發(fā)送，那么推遲ACK包的發(fā)送就會派上用場，而且最好在那個攜帶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包上設(shè)置ACK 標志以便把網(wǎng)絡(luò)負載減到最小。當發(fā)送方肯定數(shù)據(jù)將被立即發(fā)送(多個包)時，TCP_QUICKACK選項可以設(shè)置為0。對處于“連接”狀態(tài)下的套接字該選項的缺省值是1，首次使用以后內(nèi)核將把該選項立即復位為1(這是個一次性的選項)。

　　在某些情形下，發(fā)出ACK包則非常有用。ACK包將確認數(shù)據(jù)塊的接收，而且，當下一塊被處理時不至于引入延遲。這種數(shù)據(jù)傳輸模式對交互過程是相當?shù)湫偷模�因為此類情況下用戶的輸入時刻無法預測。在Linux系統(tǒng)上這就是缺省的套接字行為。在上述情況下，客戶程序在向服務(wù)器發(fā)送HTTP請求，而預先就知道請求包很短所以在連接建立之后就應(yīng)該立即發(fā)送，這可謂HTTP的典型工作方式。既然沒有必要發(fā)送一個純粹的ACK包，所以設(shè)置TCP_QUICKACK為0以提高性能是完全可能的。在服務(wù)器方，這兩種選項都只能在偵聽套接字上設(shè)置一次。所有的套接字，也就是被接受呼叫間接創(chuàng)建的套接字則會繼承原有套接字的所有選項。

　　通過TCP_CORK、TCP_DEFER_ACCEPT和TCP_QUICKACK選項的組合，參與每一HTTP交互的數(shù)據(jù)包數(shù)量將被降低到最小的可接受水平(根據(jù)TCP協(xié)議的要求和安全方面的考慮)。結(jié)果不僅是獲得更快的數(shù)據(jù)傳輸和請求處理速度而且還使客戶/服務(wù)器雙向延遲實現(xiàn)了最小化。

　　小結(jié)

　　網(wǎng)絡(luò)程序的性能優(yōu)化顯然是一項復雜的任務(wù)。優(yōu)化技術(shù)包括：盡可能使用零拷貝、用TCP_CORK及其等價選項組裝適當?shù)臄?shù)據(jù)包、把傳輸數(shù)據(jù)包的數(shù)量最小化以及延遲優(yōu)化等。為了提升網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)的性能和可伸縮性，有必要在程序代碼中聯(lián)合一致地采用以上各種可用方法。當然，清楚了解TCP/IP協(xié)議棧和操作系統(tǒng)的內(nèi)部工作原理也是必要的。

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