1 服務器簡介

服務器是提供計算服務的設備。高性能Linux服務器運維。由于服務器需要響應用戶請求，因此在處理能力、穩定性、安全性、可擴展性、可管理性等方面提出了更高的要求。隨著虛擬化技術的進步，云服務器（ECS）在國內迅速普及服務器運維技術，其管理方式比物理服務器更簡單、更高效。用戶可以快速創建或發布任意數量的云服務器，幫助企業降低開發、運維難度和整體IT成本，讓整個研發周期專注于核心業務創新。在網絡環境中，根據服務器提供的服務類型不同，分為文件服務器、

本次學習總結的主要內容是高性能linux服務器的運維：

如何處理多個客戶端連接。探索面對數百萬客戶端連接的性能優化。服務器處理并發數據的效率。深入分析大數據通信時的 Linux 內核瓶頸。如何克服瓶頸 2 I/O 多路復用技術

2.1 循環模式

當服務器有多個網絡連接需要處理時，它會循環打開網絡連接列表以確定是否有數據要讀取。缺點：

慢（必須遍歷所有網絡連接）低效（可能在處理一個連接時阻塞，阻止檢查和處理其他網絡連接）示例：{int; ;};// std::deque ;// queue 1std::deque;// queue 2 void ::(std::deque *){char data[1024] = {0};int len ??= 0;for(int i = 0; i size( ); ++i){//當沒有數據要讀取時，發生阻塞 len = read(->at(i)., data, data); //處理數據 bzero(data, data);//清空緩存 }}

2.2 種方式

首先，將第二、三、四參數所指向的點復制到內核，輪詢每個SET描述符，并記錄在臨時結果（fdset）中。如果發生事件，臨時結果將被寫入用戶空間并返回。

缺點：

返回后，需要一一檢查描述符是否為SET（事件是否發生）。（支持的

文件描述符數量太少，默認為1024）。

例子：

無效 ::(std::deque *){char 數據[1024] = {0}; input;// fdset 記錄輪詢結果 int len = 0; 整數 = 0; (&input);// 清除記錄 for(int i = 0; i size(); ++i){(->at(i)., &input); = (->at(i). + 1, &input, NULL, NULL, NULL);//檢測事件是否發生 if(> 0 && (->at(i)., &input)){//讀取數據len = read(->at(i)., data, data);//處理數據 bzero(data, data);}//處理其他事情}}

2.3 輪詢方式

與 poll 不同的是，需要注意的事件通過數組傳遞給內核，因此描述符的數量沒有限制。和 中的字段用于表示感興趣的事件和發生的事件，因此數組只需要初始化一次。poll的實現機制類似。它對應于內核，只是 poll 將一個數組傳遞給內核，然后輪詢 poll 中的每個描述符。與處理 fdset 相比，poll 效率更高。

缺點：

poll 需要檢查其中每個元素的值，以了解是否發生了事件。

例子：

std:: ;void ::(std::deque *){int = 0;int len ???= 0;char data[1024] = {0};//初始化容器 for(int i = 0; i size (); ++i){ pfd;pfd.fd = ->at(i).;//設置。= ;//設置事件 pfd. = 0;//設置無事件返回，設置為零。(pfd); }while(1){ = poll(&*.begin(), .size(), -1);//負數表示無限等待，直到有事件發生并返回for(::it = .begin(); it != .end() && > 0; ++it){ // 遍歷查看fd產生的事件 if (it-> & ){len = read(it->fd, buf , data); //處理數據 bzero(data, data);}}//處理其他東西}}

相關視頻推薦

linux下epoll的秘密——支撐億級IO的底層基石

90分鐘了解Linux內存架構，numa的優勢，slab的實現，原理

為什么dpdk越來越火，看完讓人豁然開朗

學習地址：C/C++ Linux服務器開發/后端架構師【零語音教育】-學習視頻教程-騰訊課堂

C/C++ Linux服務器架構師需要學習資料和獲取（資料包括C/C++、Linux、技術、Nginx、MySQL、Redis、ZK、流媒體、CDN、P2P、K8S、TCP/IP、協程、DPDK等.)，免費分享

2.4 epoll方法

與 epoll 和 poll 不同的是，它不需要每次調用時都將事件描述信息復制到內核中。第一次調用后，事件信息會與對應的 epoll 描述符相關聯。其次，epoll不是通過輪詢，而是在等待描述符上注冊一個回調函數。當事件發生時，回調函數負責將發生的事件存儲到就緒事件列表中，最后寫入用戶空間。

epoll返回后，這個參數指向的緩沖區就是發生的事件，緩沖區中的每個元素都可以被處理，不需要像poll一樣輪詢和檢查。

例子：

void ::(std::deque *){int ;//事件個數 int i = 0;int len ??= 0;char data[1024] = {0};int = (1024); //(i = 0; i size(); ++i){ ev;ev. = | ;//設置觸發事件的類型 ev.data.fd = ->at(i).;//到epoll add( ( , , ->at(i)., &ev )

多線程技術還可以處理高并發客戶端連接，因為可以在服務器中創建大量線程來監視連接。缺點：多線程技術不適合處理長連接，因為在linux中建立線程會消耗棧空間，并且在產生大量連接時會耗盡系統內存。例子：

{int; pid;bool ;};std::deque ;//客戶端隊列 void ::(){int i = 0;//創建多線程連接 for(i = 0; i , data, data); //處理數據 bzero(data, data);//清空緩存}(NULL);}

多線程+I/O多路復用技術，用一個線程監控一個端口和描述符是否有讀寫事件，然后將事件分發給其他工作線程處理數據。模型架構：

該架構主要基于單線程I/O復用（/poll/epoll），實現了高并發，避免了多線程I/O來回切換的各種開銷。線程進一步提高業務處理能力，避免產生過多線程。

4 CPU多核并行計算

程序的線程是指可以同時并發執行的邏輯單元數，通過時間片分配算法實現；

CPU的線程是指使CPU的指令執行過程（取指、解釋、執行、內存訪問、寫入數據）流水線化以提高并發性的方法。

并行計算和多線程的區別：

并行計算的 CPU 利用率比多線程高，因此相對來說效率更高。并行計算是使用多個 CPU 內核進行計算，而多線程是使用一個 CPU 內核在不同的時間段進行計算。并行計算是在多核 CPU 上運行多個線程，多線程是在單核 CPU 上運行多個線程。

綜上所述，可以得出結論，多線程并不能真正提升數據處理能力，受限于單核CPU的性能。當服務器需要執行大量數據操作（如圖形處理、復雜算法）時，可以考慮多核并行計算。

5 深入分析內核性能

5.1 中斷處理

當大量數據包到達網絡時，會產生頻繁的硬件中斷請求。這些硬件中斷可以中斷較低優先級的軟中斷或系統調用的執行。高性能開銷。

5.2 內存拷貝

一般情況下，一個網絡數據包從網卡到應用程序需要經過以下過程：數據從網卡通過DMA（直接內存訪問）等方式傳輸到內核打開的緩沖區，以及然后從內核空間復制到用戶空間。在 Linux 內核協議棧中，這個耗時的操作甚至占到整個數據包處理流程的 57.1%。

5.3 上下文切換

頻繁到達的硬件中斷和軟中斷隨時可能搶占系統調用的執行，會產生大量的上下文切換開銷。此外，在基于多線程的服務器設計框架中，線程間的調度也會產生頻繁的上下文切換開銷。同樣，鎖競爭的能耗也是一個很嚴重的問題。

5.4 本地故障

現在的主流處理器都是多核的，也就是說一個數據包的處理可能會跨越多個CPU核。例如服務器運維技術，一個數據包可能在cpu0上被中斷，在cpu1上以內核態處理，在cpu2上以用戶態處理。多核很容易導致CPU緩存失效和本地失效。

5.5 內存管理

傳統的服務器內存頁是 4K。為了提高內存訪問速度，避免緩存未命中，可以增加緩存中映射表的條目，但這會影響CPU的檢索效率。結合以上問題，可以看出內核本身就是一個非常大的瓶頸，解決辦法就是想辦法繞過內核。

6 高性能網絡框架DPDK

DPDK 提供庫函數和驅動程序支持，以在 Intel 處理器架構下的用戶空間中進行高效的數據包處理。它不同于為通用目的而設計的Linux系統，而是專注于對網絡應用程序中的數據包進行高性能處理。

DPDK官網：

DPDK架構圖：

Linux內核網絡數據流：

硬件中斷--->獲取包分發給內核線程--->軟件中斷--->內核線程處理協議棧中的包--->通知用戶層和用戶層接收封裝-->網絡層--->邏輯層-->業務層

DPDK網絡數據流：

硬件中斷--->放棄中斷過程，用戶層通過設備映射取包--->進入用戶層協議棧--->邏輯層--->業務層

一起來看看dpdk取得了哪些突破？

在UIO（用戶空間I/O技術）的支持下，dpdk可以繞過內核協議棧，這本質上要歸功于UIO技術。UIO可以攔截中斷并重置中斷回調行為，從而繞過后續的內核協議棧。工藝流程。

本站為粉絲站，提供全網最新優惠碼和最全優惠券。本站優惠碼只能在中文站使用，香港主機、藝術主機、美國VPS均可使用。

不同時間段，官方會給渠道不同的優惠，優惠30%~70%，祝你好運！！

如果您有任何問題，請加入我們的粉絲群。

馬上去中文官網選擇合適的虛擬主機，活動期間還贈送1個國際域名！！