构建高性能web之路------web服务器长连接

web服务器都提供长连接的方式，所谓长连接就是客户端一次请求完后，不关闭连接，保持一段时间的连接，下次此客户端再次请求时，不用创建新连接，复用所保持的连接即可。从理论上，长连接可以免去大量建立和关闭连接的资源消耗，但同时也有大量连接被占用的代价。因此可以初步判断长连接比短连接能带来更高的TPS，更低的CPU消耗，更少的IO，更高的内存占用，下面通过实战来验证。

服务器环境和测试工具可以见工具和环境准备篇

本次web服务器选用apache prefork模式，apache长短连接的选择可以配置httpd.conf里的KeepAlive选项，如：

KeepAlive On：长连接

KeepAlive Off：短连接

另外如果选择长连接还需配置KeepAliveTimeout和MaxKeepAliveRequests，其中KeepAliveTimeout为每个长连接服务端保持时长，默认配置为15秒，MaxKeepAliveRequests为每个长连接服务请求最大数，默认配置为100次，本次试验保持默认配置。

使用ab来压apache，如：

短连接环境下： /usr/alibaba/install/httpd-2.0.63-prefork/bin/ab -c 100 -n 1000000 http://localhost/

长连接环境下： /usr/alibaba/install/httpd-2.0.63-prefork/bin/ab -c 100 -n 1000000 -k http://localhost/

同时都已100个并发请求apache默认首页1000000次

然后通过ab测试结果、nmon收集资源消耗和strace跟踪实际调用三个维度来考察短连接和长连接的区别。

1）ab测试结果

短连接：

Concurrency Level: 100Time taken for tests: 190.754776 secondsComplete requests: 1000000Failed requests: 0Write errors: 0Total transferred: 1891115351 bytesHTML transferred: 1456088816 bytesRequests per second: 5242.33 [#/sec] (mean)Time per request: 19.075 [ms] (mean)Time per request: 0.191 [ms] (mean, across all concurrent requests)Transfer rate: 9681.50 [Kbytes/sec] receivedConnection Times (ms) min mean[+/-sd] median maxConnect: 0 8 3.7 8 44Processing: 1 10 3.8 9 79Waiting: 0 7 3.0 7 61Total: 4 18 5.7 17 101

长连接：

Concurrency Level: 100Time taken for tests: 59.509558 secondsComplete requests: 1000000Failed requests: 0Write errors: 0Keep-Alive requests: 990148Total transferred: 1927566346 bytesHTML transferred: 1456007280 bytesRequests per second: 16804.02 [#/sec] (mean)Time per request: 5.951 [ms] (mean)Time per request: 0.060 [ms] (mean, across all concurrent requests)Transfer rate: 31631.71 [Kbytes/sec] receivedConnection Times (ms) min mean[+/-sd] median maxConnect: 0 0 0.1 0 12Processing: 0 5 22.5 1 1406Waiting: 0 5 22.4 1 1405Total: 0 5 22.5 1 1409

从中不然发现，在其他参数和环境相同的情况下，长连接比短连接的TPS高很多，16804.02/sec vs 5242.33/sec，另外也不难发现长连接在connection上花的时间几乎为0

2）nmon的测试结果

cpu消耗:

短连接

长连接

以上数据表明长连接比短连接消耗CPU较少

 

IO占用：

短连接

长连接

以上数据表明长连接比短连接IO占用更少

内存空闲：

短连接

长连接

以上数据表明长连接比短连接占用更多内存

3）strace结果

apache的prefork模式是每个请求由单独的子进程来响应，因此通过对其中的一个子进程跟踪来比较调用系统资源的次数

短连接：

% time seconds usecs/call calls errors syscall------ ----------- ----------- --------- --------- ---------------- 44.24 0.187941 19 9997 accept 40.22 0.170887 10 17738 poll 2.58 0.010976 0 67716 17737 read 2.49 0.010583 0 59964 9994 lstat 2.19 0.009319 0 49970 9994 stat 1.74 0.007388 0 39976 setsockopt 1.42 0.006045 1 9997 shutdown 1.25 0.005312 0 29988 close 1.06 0.004499 0 19989 open 0.71 0.003003 0 19994 fcntl 0.57 0.002426 0 9994 write 0.45 0.001911 0 9994 writev 0.38 0.001598 0 9994 sendfile 0.35 0.001503 0 9997 getsockname 0.34 0.001439 0 9997 gettimeofday 0.00 0.000002 1 2 fstat 0.00 0.000001 1 1 lseek 0.00 0.000001 1 1 mmap 0.00 0.000001 1 1 munmap------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------100.00 0.424835 375310 37725 total

长连接：

% time seconds usecs/call calls errors syscall------ ----------- ----------- --------- --------- ---------------- 37.05 0.032997 3 9919 write 21.90 0.019503 2 9940 poll 10.38 0.009248 0 39676 setsockopt 7.86 0.007000 0 49595 9919 stat 7.46 0.006642 0 59514 9919 lstat 5.35 0.004764 0 49720 9941 read 3.54 0.003156 0 19839 open 2.27 0.002018 0 9919 sendfile 1.95 0.001735 0 19941 close 1.28 0.001143 0 9919 writev 0.92 0.000816 0 9921 gettimeofday 0.02 0.000014 0 200 fcntl 0.01 0.000007 0 100 accept 0.01 0.000007 0 100 getsockname 0.01 0.000006 0 100 1 shutdown 0.00 0.000002 1 2 fstat 0.00 0.000001 1 1 lseek 0.00 0.000001 1 1 mmap 0.00 0.000001 1 1 munmap------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------100.00 0.089061 288408 29780 total

以上数据表明，长连接accept和shutdown次数仅为100次，而短连接为9997次，近100倍的差距，从这里就不难发现为什么长连接的TPS那么高了，省了这么多次系统调用，不快才怪啊。

本次试验得出验证来开始的理论分析：长连接比短连接能带来更高的TPS，更低的CPU消耗，更少的IO，更高的内存占用，更少的系统调用