网络性能篇 (13 讲)

程序员老王

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发布于: 2020 年 06 月 27 日

网络是一种把不同计算机或网络设备连接到一起的技术，它本质上是一种进程间通信方式，特别是跨系统的进程间通信，必须要通过网络才能进行。

随着高并发、分布式、云计算、微服务等技术的普及，网络的性能也变得越来越重要。

Linux 网络栈

MTU 默认值是 1500

理解了 TCP/IP 网络模型和网络包的封装原理后，你很容易能想到，Linux 内核中的网络栈

Linux 网络收发流程

socket kernel buffer （skb）是 Linux 内核网络栈（L2 到 L4）处理网络包（packets）所使用的 buffer，它的类型是 sk_buffer。简单来说，一个 skb 表示 Linux 网络栈中的一个 packet；TCP 分段和 IP 分组生产的多个 skb 被一个 skb list 形式来保存。
struct sock 有三个 skb 队列（sk_buffer queue），分别是 rx , tx 和 err。

Linux 网络基于 TCP/IP 协议栈构建，而在协议栈的不同层，我们所关注的网络性能也不尽相同。

在应用层，我们关注的是应用程序的并发连接数、每秒请求数、处理延迟、错误数等，可以使用 wrk、JMeter 等工具，模拟用户的负载，得到想要的测试结果。
而在传输层，我们关注的是 TCP、UDP 等传输层协议的工作状况，

比如 TCP 连接数、 TCP 重传、TCP 错误数等。

此时，你可以使用 iperf、netperf 等，来测试 TCP 或 UDP 的性能。

再向下到网络层，我们关注的则是网络包的处理能力，

即 PPS。Linux 内核自带的 pktgen，就可以帮你测试这个指标。

由于低层协议是高层协议的基础，

所以一般情况下，我们所说的网络优化，实际上包含了整个网络协议栈的所有层的优化。

当然，性能要求不同，具体需要优化的位置和目标并不完全相同。前面在评估网络性能（比如 HTTP 性能）时，我们在测试工具中指定了网络服务的 IP 地址。

案例篇：DNS 解析时快时慢，我该怎么办？

DNS 服务器


$ cat /etc/resolv.confnameserver 114.114.114.114
$ nslookup time.geekbang.org# 域名服务器及端口信息Server:    114.114.114.114Address:  114.114.114.114#53
# 非权威查询结果Non-authoritative answer:Name:  time.geekbang.orgAddress: 39.106.233.17

# +trace表示开启跟踪查询# +nodnssec表示禁止DNS安全扩展$ dig +trace +nodnssec time.geekbang.org
; <<>> DiG 9.11.3-1ubuntu1.3-Ubuntu <<>> +trace +nodnssec time.geekbang.org;; global options: +cmd.      322086  IN  NS  m.root-servers.net..      322086  IN  NS  a.root-servers.net..      322086  IN  NS  i.root-servers.net..      322086  IN  NS  d.root-servers.net..      322086  IN  NS  g.root-servers.net..      322086  IN  NS  l.root-servers.net..      322086  IN  NS  c.root-servers.net..      322086  IN  NS  b.root-servers.net..      322086  IN  NS  h.root-servers.net..      322086  IN  NS  e.root-servers.net..      322086  IN  NS  k.root-servers.net..      322086  IN  NS  j.root-servers.net..      322086  IN  NS  f.root-servers.net.;; Received 239 bytes from 114.114.114.114#53(114.114.114.114) in 1340 ms
org.      172800  IN  NS  a0.org.afilias-nst.info.org.      172800  IN  NS  a2.org.afilias-nst.info.org.      172800  IN  NS  b0.org.afilias-nst.org.org.      172800  IN  NS  b2.org.afilias-nst.org.org.      172800  IN  NS  c0.org.afilias-nst.info.org.      172800  IN  NS  d0.org.afilias-nst.org.;; Received 448 bytes from 198.97.190.53#53(h.root-servers.net) in 708 ms
geekbang.org.    86400  IN  NS  dns9.hichina.com.geekbang.org.    86400  IN  NS  dns10.hichina.com.;; Received 96 bytes from 199.19.54.1#53(b0.org.afilias-nst.org) in 1833 ms
time.geekbang.org.  600  IN  A  39.106.233.176;; Received 62 bytes from 140.205.41.16#53(dns10.hichina.com) in 4 ms

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/# echo "nameserver 114.114.114.114" > /etc/resolv.conf/# nslookup time.geekbang.orgServer:    114.114.114.114Address:  114.114.114.114#53
Non-authoritative answer:Name:  time.geekbang.orgAddress: 39.106.233.176

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38 | 案例篇：怎么使用 tcpdump 和 Wireshark 分析网络流量？

39 | 案例篇：怎么缓解 DDoS 攻击带来的性能下降问题？


# -S参数表示设置TCP协议的SYN（同步序列号），-p表示目的端口为80# -i u10表示每隔10微秒发送一个网络帧$ hping3 -S -p 80 -i u10 192.168.0.30

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# -n表示不解析名字，-p表示显示连接所属进程$ netstat -n -p | grep SYN_RECtcp        0      0 192.168.0.30:80          192.168.0.2:12503      SYN_RECV    -tcp        0      0 192.168.0.30:80          192.168.0.2:13502      SYN_RECV    -tcp        0      0 192.168.0.30:80          192.168.0.2:15256      SYN_RECV    -tcp        0      0 192.168.0.30:80          192.168.0.2:18117      SYN_RECV    -...
$ netstat -n -p | grep SYN_REC | wc -l193

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