[发明专利]一种基于信令传输的TCP长连接的实现方法及装置

说明书

一种基于信令传输的TCP长连接的实现方法，包括：获取服务器的标识信息，查询预置的配置参数数据库，获取与该标识信息对应的目标参数，该目标参数用于减小处理TCP长连接而产生的内核态内存消耗；根据该目标参数，对该服务器进行系统内核的参数配置；根据配置结果监听TCP长连接请求，对监听到的TCP长连接请求进行处理，并将处理结果返回给对端。此外，本发明还提供一种基于信令传输的TCP长连接的实现装置。上述基于信令传输的TCP长连接的实现方法及装置，可减少处理TCP长连接而产生的内核态内存消耗，实现信令传输场景下的海量TCP长连接。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于信令传输的TCP长连接的实现方法及装置。

背景技术

信令传输场景是一个非常特殊的TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)连接场景，它具有超高连接数和超低网络传输的特点。MCP(Main control，Cache，Proxy)++是MCP框架的C++语言版本，是一种高性能网络编程框架，它根据epoll模型维护TCP的连接。

然而经过测试，现有的MCP++框架为每个TCP长连接耗费约0.5KB内存。算上内核态的消耗，单个TCP长连接消耗约3.5KB内存。根据epoll的实现，在64位环境下，epoll在内核中需要为每个fd(文件描述符)消耗160Bytes的内存。并且，根据linux内核2.6.32.43中对TCP协议栈的实现，内核为每个应用层中打开的socket(套接字)维护structsocket_alloc数据结构，它包含struct socket和structinode结构，分别对应socket在tcp中的表示和vfs中的inode数据结构。在网络层中，还需要struct sock数据结构来表示socket。对于TCP每个连接收发的数据，使用structsk_buff来记录收发数据信息，并从内核中分配相应的空间来存放数据。存放数据的内核空间的分配单位是page。当TCP连接的数据接收和发送完成后，sk_buff和数据page也相应的释放。在无数据收发时，内核中不会消耗额外的内存空间。因此，内核中socket相关的内存消耗都是描述socket的数据结构。相关的数据结构都是从内核的slab高速缓冲区中申请和释放的。通过查看系统的slab信息，可以计算得出socket相关数据结构(包括epoll)内核态的消耗为2.7KB(包括epoll的消耗)。再加上slab数据结构对齐造成的额外开销，socket相关数据结构总共消耗3KB。以“TCP”数据结构为例：每个slab的size＝768032KB/964004＝8KB，每个slab存储5个对象，每个对象1.44KB，则每个slab因为对齐而浪费的空间是8KB-1.44*5＝0.8KB。对应每个对象浪费0.8KB/5＝0.16KB。以此推算，上述slab结构总共浪费的空间如表1所示。

表1 SLAB结构总共浪费的空间

此外，当某个socket有数据发送时候，在struct sock中有“struct page*sk_sndmsg_page”变量指向额外的一个page，用来作为发送缓存，只有当该sock关闭的时候才释放该page。经过测试证明，进程打开的socket无数据发送时，单个socket消耗3KB；有数据发送时，额外消耗4KB。这样一来内核中为每个socket连接需要消耗的内存空间为3KB+4KB＝7KB。

海量TCP长连接通常数以万计(20000以上)，结合上述测试结果不难发现，当数以万计的TCP长连接并发时，现有的MCP++框架为处理这些连接将会产生巨大的内核态内存消耗，而基于TCP长连接的特性，处理的最终结果将只能是服务器宕机。因此，现有的MCP++在处理TCP长连接过程中所产生的内核态内存消耗巨大，无法实现海量TCP长连接。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于信令传输的TCP长连接的实现方法及装置，可减少处理TCP长连接而产生的内核态内存消耗，实现信令传输场景下的海量TCP长连接。