[發明專利]一種基于信令傳輸的TCP長連接的實現方法及裝置

有效

• 申請號: 201410469367.8
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN105490985B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 李天騻;婁繼冰;陳杰
• 申請（專利權）人: 騰訊科技(深圳)有限公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 11270 北京派特恩知識產權代理有限公司
• 代理人: 蔣雅潔;張穎玲

一種基于信令傳輸的TCP長連接的實現方法，包括：獲取服務器的標識信息，查詢預置的配置參數數據庫，獲取與該標識信息對應的目標參數，該目標參數用于減小處理TCP長連接而產生的內核態內存消耗；根據該目標參數，對該服務器進行系統內核的參數配置；根據配置結果監聽TCP長連接請求，對監聽到的TCP長連接請求進行處理，并將處理結果返回給對端。此外，本發明還提供一種基于信令傳輸的TCP長連接的實現裝置。上述基于信令傳輸的TCP長連接的實現方法及裝置，可減少處理TCP長連接而產生的內核態內存消耗，實現信令傳輸場景下的海量TCP長連接。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種基于信令傳輸的TCP長連接的實現方法及裝置。

背景技術

信令傳輸場景是一個非常特殊的TCP(Transmission Control Protocol，傳輸控制協議)連接場景，它具有超高連接數和超低網絡傳輸的特點。MCP(Main control，Cache，Proxy)++是MCP框架的C++語言版本，是一種高性能網絡編程框架，它根據epoll模型維護TCP的連接。

然而經過測試，現有的MCP++框架為每個TCP長連接耗費約0.5KB內存。算上內核態的消耗，單個TCP長連接消耗約3.5KB內存。根據epoll的實現，在64位環境下，epoll在內核中需要為每個fd(文件描述符)消耗160Bytes的內存。并且，根據linux內核2.6.32.43中對TCP協議棧的實現，內核為每個應用層中打開的socket(套接字)維護structsocket_alloc數據結構，它包含struct socket和structinode結構，分別對應socket在tcp中的表示和vfs中的inode數據結構。在網絡層中，還需要struct sock數據結構來表示socket。對于TCP每個連接收發的數據，使用structsk_buff來記錄收發數據信息，并從內核中分配相應的空間來存放數據。存放數據的內核空間的分配單位是page。當TCP連接的數據接收和發送完成后，sk_buff和數據page也相應的釋放。在無數據收發時，內核中不會消耗額外的內存空間。因此，內核中socket相關的內存消耗都是描述socket的數據結構。相關的數據結構都是從內核的slab高速緩沖區中申請和釋放的。通過查看系統的slab信息，可以計算得出socket相關數據結構(包括epoll)內核態的消耗為2.7KB(包括epoll的消耗)。再加上slab數據結構對齊造成的額外開銷，socket相關數據結構總共消耗3KB。以“TCP”數據結構為例：每個slab的size＝768032KB/964004＝8KB，每個slab存儲5個對象，每個對象1.44KB，則每個slab因為對齊而浪費的空間是8KB-1.44*5＝0.8KB。對應每個對象浪費0.8KB/5＝0.16KB。以此推算，上述slab結構總共浪費的空間如表1所示。

表1 SLAB結構總共浪費的空間

此外，當某個socket有數據發送時候，在struct sock中有“struct page*sk_sndmsg_page”變量指向額外的一個page，用來作為發送緩存，只有當該sock關閉的時候才釋放該page。經過測試證明，進程打開的socket無數據發送時，單個socket消耗3KB；有數據發送時，額外消耗4KB。這樣一來內核中為每個socket連接需要消耗的內存空間為3KB+4KB＝7KB。

海量TCP長連接通常數以萬計(20000以上)，結合上述測試結果不難發現，當數以萬計的TCP長連接并發時，現有的MCP++框架為處理這些連接將會產生巨大的內核態內存消耗，而基于TCP長連接的特性，處理的最終結果將只能是服務器宕機。因此，現有的MCP++在處理TCP長連接過程中所產生的內核態內存消耗巨大，無法實現海量TCP長連接。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種基于信令傳輸的TCP長連接的實現方法及裝置，可減少處理TCP長連接而產生的內核態內存消耗，實現信令傳輸場景下的海量TCP長連接。