选择c++++网络io模型需根据场景权衡epoll与io\_uring。1.epoll成熟稳定、易用,适合高稳定性需求或开发资源有限的场景;2.io\_uring性能潜力大,适合高并发、低延迟场景,但实现复杂且需新内核支持;3.选择时应综合考虑并发量、延迟、cpu利用率、开发难度及平台支持;4.epoll使用中需注意et/lt模式选择、epolloneshot、惊群效应和错误处理;5.io\_uring优势在于减少系统调用、零拷贝、异步io,但适用高性能存储、数据库等场景,不适用于低内核版本或开发资源不足的情况。

网络IO性能优化,C++里绕不开epoll和io_uring。前者成熟稳定,后者是后起之秀,性能潜力巨大。选哪个?得看你的具体场景。

解决方案

C++网络IO优化,本质上就是在有限的硬件资源下,尽可能提高数据传输效率。阻塞式IO、多线程、select/poll,这些都是老生常谈。但真要榨干CPU的每一滴性能,epoll和io_uring才是王道。
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epoll的优势在于成熟、稳定、易用。它基于事件驱动,只有在socket有数据可读、可写或者发生错误时,才会通知应用程序。这避免了不必要的轮询,大大提高了CPU利用率。

io_uring则更激进。它引入了用户态和内核态共享的队列,应用程序可以直接将IO请求提交到队列中,然后等待内核完成。这种方式避免了系统调用带来的上下文切换开销,性能提升非常明显。但io_uring的实现相对复杂,需要对内核有深入的了解。
选择哪个?如果你的应用对延迟非常敏感,并且需要处理大量的并发连接,那么io_uring可能是更好的选择。但如果你的应用对稳定性要求更高,或者对内核的了解不够深入,那么epoll仍然是一个不错的选择。
选择IO模型,就像选车。你得考虑你的需求、预算、以及驾驶技术。
所以,没有绝对的“最佳”IO模型,只有最适合你的IO模型。
epoll的使用看似简单,但细节决定成败。
#include <sys/epoll.h>
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
int main() {
int epoll_fd = epoll_create1(0);
if (epoll_fd == -1) {
perror("epoll_create1");
return 1;
}
// 创建一个socket (假设已经创建并绑定)
int socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
// ... (绑定socket, 监听socket)
// 设置socket为非阻塞模式
int flags = fcntl(socket_fd, F_GETFL, 0);
fcntl(socket_fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
epoll_event event;
event.events = EPOLLIN | EPOLLET; // 边缘触发模式
event.data.fd = socket_fd;
if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, socket_fd, &event) == -1) {
perror("epoll_ctl: add socket_fd");
close(socket_fd);
close(epoll_fd);
return 1;
}
epoll_event events[10];
while (true) {
int nfds = epoll_wait(epoll_fd, events, 10, -1); // -1表示无限期等待
if (nfds == -1) {
perror("epoll_wait");
break;
}
for (int i = 0; i < nfds; ++i) {
if (events[i].data.fd == socket_fd) {
// 新连接到来
sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
int new_socket = accept(socket_fd, (sockaddr*)&client_addr, &client_len);
if (new_socket == -1) {
perror("accept");
continue;
}
// 设置新连接为非阻塞模式
flags = fcntl(new_socket, F_GETFL, 0);
fcntl(new_socket, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);
// 将新连接添加到epoll中
event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
event.data.fd = new_socket;
if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, new_socket, &event) == -1) {
perror("epoll_ctl: add new_socket");
close(new_socket);
}
} else if (events[i].events & EPOLLIN) {
// socket可读
int current_socket = events[i].data.fd;
char buffer[1024];
ssize_t count;
while ((count = recv(current_socket, buffer, sizeof(buffer), 0)) > 0) {
// 处理数据
std::cout << "Received: " << std::string(buffer, count) << std::endl;
}
if (count == -1) {
if (errno != EAGAIN) {
perror("recv");
close(current_socket);
epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, current_socket, NULL);
}
} else if (count == 0) {
// 连接关闭
std::cout << "Connection closed by peer." << std::endl;
close(current_socket);
epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, current_socket, NULL);
}
} else if (events[i].events & (EPOLLERR | EPOLLHUP)) {
// 发生错误或连接关闭
std::cerr << "Epoll error on socket: " << events[i].data.fd << std::endl;
close(events[i].data.fd);
epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, events[i].data.fd, NULL);
}
}
}
close(epoll_fd);
close(socket_fd);
return 0;
}io_uring就像F1赛车,性能极致,但需要高超的驾驶技巧。
io_uring的性能优势主要体现在以下几个方面:
总而言之,io_uring是一把双刃剑。用好了,性能提升显著;用不好,可能适得其反。
使用io_uring需要引入liburing库。
io_uring_get_sqe函数获取一个submission queue entry(SQE),然后设置SQE的参数,例如文件描述符、操作类型、数据缓冲区等。io_uring_submit函数将SQE提交到内核。io_uring_wait_cqe函数等待completion queue entry(CQE)的到来。CQE包含了IO操作的结果。io_uring_queue_exit函数释放ring结构体。#include <iostream>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <liburing.h>
#include <sys/stat.h>
#define BUF_SIZE 4096
int main() {
io_uring ring;
io_uring_queue_init(1024, &ring, 0); // 初始化io_uring
int fd = open("test.txt", O_RDONLY);
if (fd < 0) {
perror("open");
return 1;
}
char *buf = new char[BUF_SIZE];
memset(buf, 0, BUF_SIZE);
io_uring_sqe *sqe = io_uring_get_sqe(&ring); // 获取SQE
if (!sqe) {
std::cerr << "Could not get SQE" << std::endl;
close(fd);
delete[] buf;
io_uring_queue_exit(&ring);
return 1;
}
io_uring_prep_read(sqe, fd, buf, BUF_SIZE, 0); // 准备读取操作
io_uring_sqe_set_data(sqe, buf); // 将buf指针与SQE关联
io_uring_submit(&ring); // 提交请求
io_uring_cqe *cqe;
io_uring_wait_cqe(&ring, &cqe); // 等待完成
if (cqe->res < 0) {
std::cerr << "Read failed: " << strerror(-cqe->res) << std::endl;
} else {
std::cout << "Read " << cqe->res << " bytes: " << buf << std::endl;
}
io_uring_cqe_seen(&ring, cqe); // 标记CQE已处理
close(fd);
delete[] buf;
io_uring_queue_exit(&ring); // 退出io_uring
return 0;
}监控和调优网络IO性能,就像医生给病人看病,需要诊断、分析、开药方。
tcpdump、wireshark、netstat、iostat、perf。perf分析发现,大部分CPU时间都花在了系统调用上。经过分析,发现是由于应用程序频繁创建和销毁连接导致的。通过使用连接池,大大降低了系统调用的次数,CPU利用率也降了下来。网络IO性能优化是一个持续的过程,需要不断地监控、分析、调优。没有一劳永逸的解决方案,只有不断地学习和实践,才能找到最适合你的优化方案。
以上就是如何用C++优化网络IO性能 epoll与io_uring使用指南的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
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