千万并发连接实战

c10k，c100k，c1000k等问题大家都已经司空见惯，那么10m（千万）并发连接呢？今天就来一起挑战一下。

准备机器

  10m连接，大家的个人电脑肯定无法满足要求，如果不是在大公司任职，弄个实际的物理机对大家是个奢望。那么怎么办？我也面临同样问题。
  现在的云计算这么发达，还可以按小时计费，一小时的费用也就几元，那就试试云计算产品吧。小编先是在阿里云上测试，但阿里云的按需付费主机配置不高，费了不少时间，最终只跑到了3m个连接。阿里云的不行，是主机的配置问题还是程序的问题呢？为了得到最终的结论，我尝试了其他的云产品，最终ucloud的云主机给了我兴奋的答案。

  首先创建ucloud主机
ucloud主机（一共需要两台，一台作为服务器，一台作为客户端）：
. 选择主机管理的创建主机
. 系统选择ubuntu14.4 64bit （小编的测试程序是c++11，需要高版本的g++）
. 机型标准版
. 网络增强一定要选择开启 （千万连接是网络IO密集型，网络当然要强大型）
. cpu 16核 内存64G 数据盘0
. 下一步中的网络类型选择基础网络即可，创建主机之后，需要购买弹性ip，并且绑定到主机
. 价格：小编实验时，上述的配置，一台仅需7.2元一小时，两台不到15元

  做实验的时候，大家记得要眼疾手快哦，一小时十几元，获得了自己想要的结果就赶紧释放主机哈

调整系统参数

  10m并发连接对系统是个挑战，需要调整相关的参数

sysctl -w fs.file-max=10485760 #系统允许的文件描述符数量10m
sysctl -w net.ipv4.tcp_rmem=1024 #每个tcp连接的读取缓冲区1k，一个连接1k，10m只需要10G
sysctl -w net.ipv4.tcp_wmem=1024 #每个tcp连接的写入缓冲区1k
sysctl -w net.ipv4.ip_local_port_range='1024 65535'
sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_recycle=1
sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_reuse=1
sysctl -w net.ipv4.tcp_timestamps=1
echo '* soft nofile 1048576' >> /etc/security/limits.conf #用户单进程的最大文件数，用户登录时生效
echo '* hard nofile 1048576' >> /etc/security/limits.conf #用户单进程的最大文件数，用户登录时生效
ulimit -n 1048576 #用户单进程的最大文件数 当前会话生效

部署程序

  下面可以开始部署我们的测试程序了

apt-get update
apt-get install -y screen git make g++ nload iptraf

git clone https://github.com/yedf/handy
cd handy
git checkout 3c2ca59524bd
make -j4
cd examples

运行测试程序

  选取一台主机S作为服务器，运行命令
python 1kw-svr.py 1000 1000 10
  该脚本会以job方式启动十个进程，每个进程监听100个端口，一共监听了1000-2000的1000个端口，每个服务器简单的echo收到的数据
  选取另一台主机C作为客户端，在screen里运行命令（需要填写S的内网ip）
python 1kw-cli.py ip-S 1000 2000 10000000 1000 300
  该脚本会以job启动1000个进程，每个进程会产生1w（10000000/1000）个连接，连接S的1000-2000端口。最后的300表示每300秒往服务器发送一个数据包
  每个进程都会几秒输出一条信息，1000个进程会造成刷屏，表面刷屏数据导致的外网网络流量可能影响ssh，一般观察一小段时间后，小编就detach screen了
  10m连接的创建需要花费不少时间的，如果疯狂的创建连接，导致的结果是很多连接都不成功，于是脚本每启动一个进程，睡眠0.5s，让连接的创建速度保持在2w/s，因此大约需要10分钟的时间才能把所有连接都创建成功。

观察结果

  然后，10m连接的建立就不需要更多的步骤啦，使用命令
watch ss -s
  我们就可以开始观察连接的创建进度啦，看着连接渐渐的往上走，超过10w，100w是不是很有成就感。

更多内容

  还可以通过iptraf，nload等工具来查看系统的网络情况

  系统在上面千万连接运行中，并没有多少的负载，当然啦，一部分负载跑到底层的hypervisor去了

  小编实验的机器上内存占用大约40G，平均一个连接前后一共用了4k，不多不多

  网络发包数量是3w/s，收包数量是6w/s，这是为什么呢？熟悉tcp协议的同学可能已经知道了，C发送数据，S回应数据并带了ACK，C需要对S发送的数据ACK

  大家还可以跑两个发送大量数据的程序，例如
./1kw-cli ip-S 1000 2000 10000 0 1024
  这个程序会打开10000个连接，不断的与S进行数据收发，数据大小为1024Byte
  小编这里启动了两个这样的程序，网卡流量立刻就超过了500MBit/s

  写到这里，顺便给出我测是的ucloud主机的性能参数吧：
  网卡流量最多可以到1.2GBit/s，并非所有时间都到了这么高，并不稳定，一般在800M-1.2G之间波动
  tcp收包发包的最高qps是12w/s，多了就上不去了