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Linux C/C++网络编程实战-陈硕-笔记17-多个版本的Netcat概览

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Linux C/C++网络编程实战-陈硕-笔记17-多个版本的Netcat概览

操作模式


对于 netcat 程序,存在两种模式,即 服务端 和 客户端, 它们的区别在于连接建立的方式。 一旦连接建立,客户端/服务器 的行为都是一样的,使用两个并行的循环处理:

  • 从标准输入,写到 TCP Socket
  • 从 TCP Socket 读, 写到标准输出

主要有两种基本的并发模型:

  • 多线程配合阻塞IO
  • IO多路复用配合非阻塞
netcat 的实现


这里提供三种netcat的实现:

  • recipes/tpc/netcat.cc thread-per-connection
  • recipes/python/netcat.py IO-multiplexing
  • recipes/python/netcat-nonblock.py IO-multiplexing

以及,为了测试以上 netcat 程序,这里还提供了对应的负载生成器:

  • recipes/tpc/chargen.cc
  • recipes/python/chargen.py
  • muduo/examples/simple/chargen/*

对于 netcat 的实现这里提供了三个版本,多线程配合阻塞IO、IO多路复用配合阻塞IO、IO多路复用配合非阻塞IO。其中 IO多路复用配合非阻塞IO 实现的netcat使用不当会使整个程序阻塞。

测试
  • 右边窗口运行 chargen
  • 左上运行 utop,可以看到每个程序的 CPU 使用率
    左下运行 netcat
测试系统自带的 netcat 性能
  • 约为 1360MiB/s
测试自实现的 netcat 性能
  • 约为 3200MiB/s
  • 通过对比,我们可以发现自实现的 netcat 比系统实现的要快一些
分析cpu资源分配对整个测试结果的影响

分析 cpu 的使用率我们可以发现,在测试系统自带的 netcat 时,nc cpu 100%, 而chargen cpu 35%, 说明在测试结果11360 MiB/s 中, nc 程序是性能的瓶颈,拖慢了整个数据的传输速率。

而在测试自带的 nc 性能时,chargen cpu 100%,nc 接近 100%,测得性能为 3200 MiB/s 。

此时,如果我们再加上一个 pv 命令用于显示实时带宽,就会发现整体的测试结果会下降到 1130 MiB/s 左右。此时如果我们关注cpu的占用率,就会发现 pv 占用了一部分 cpu,导致 chargen 程序的cpu占用下降,从而拖慢了整个测试结果。

测试基于 python 实现的 netcat 性能
  • 约为 940 MiB/s
测试基于 python 实现的非阻塞IO的 netcat 性能
  • 约为 958 MiB/s
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