異構模塊進程間通信之 AF_INTE VS AF_UNIX 簡介 AF_INET / AF_UNIX

簡介 AF_INET / AF_UNIX

進程間通信在不強調性能的情況下是一個很簡單的問題，
通常會選用 RPC(AF_INET) 來實現，其通信原理大致如下：

可以看到每個數據包都會經過 TCP/IP 協議棧，性能損耗主要在此，
在不改變接口的情況下使用 IPC(AF_UNIX) 來實現進程間通信效率會有很大提升，
如下圖所示 AF_UNIX 直接通過內核緩衝區copy數據，省去了TCP/IP協議棧的工作

內核爲兩種方式提供了相同的接口: socket / bind / connect / accept / send / recv
處理方式也是完全一致的：select / poll / epoll

兩種方式可以無成本的輕鬆進行切換，AF_UNIX特別適合異構模塊本地進程間通信，
下文對此進行了簡單的測試，使用 golang 編寫了 echo server，並提供了 golang 和 java 兩種客戶端

啓動 echoserver

go-afecho$> go run server/main.go
--> tcp :  <nil> [::]:12345
--> ipc :  <nil> /tmp/afecho.ipc

使用 client 測試

測試 50w 條 "HelloWorld" 消息，對比兩種通道的處理能力

go

多次測試數據會有所波動，可以看出用 go 實現的 AF_UNIX / AF_INET
處理相同的工作性能相差 5 倍以上（理論上應該是10倍甚至更多）, 具體測試腳本如下：

go-afecho$> go run client/go/main.go --help
  -a string
        unix: /tmp/afecho.ipc , tcp: localhost:12345 (default "/tmp/afecho.ipc")
  -c int
        total count of message (default 100000)
  -m string
        HelloWorld (default "HelloWorld")
  -n string
        netrowk : tcp / unix (default "unix")

AF_UNIX

client 端：

go-afecho$> go run client/go/main.go -n unix -c 500000 -m HelloWorld
normal quit.
net=unix , msg.size=10 , r=500000 ,w=500000 , time=1.430734597s avg=349470.825021/s

//server 輸出：
--accept--> /tmp/afecho.ipc
<--close-- /tmp/afecho.ipc  500000 1.449517214s 344942.43681330985

AF_INET

client 端：

go-afecho$> go run client/go/main.go -n tcp -a localhost:12345 -c 500000 -m HelloWorld
normal quit.
net=tcp , msg.size=10 , r=500000 ,w=500000 , time=8.105451805s avg=61686.875948/s

//server 輸出：
--accept--> 127.0.0.1:12345 127.0.0.1:54276
<--close-- 127.0.0.1:12345 127.0.0.1:54276 500000 8.127940457s 61516.19867852091

java

與golang不同，java不能直接做系統調用，需要使用JNI/JNR方式調用c編寫的庫來中轉一下，
過程中應會損失一些性能，完成下面的測試需要先使用 maven 編譯 java client 具體操作如下：

$> cd go-afecho/client/java/echo-tester
$> mvn package
......
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] BUILD SUCCESS
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] Total time:  3.627 s
[INFO] Finished at: 2020-12-05T11:26:31+08:00
[INFO] ------------------------------------------------------------------------

AF_UNIX

$> java -jar target/echo-tester-1.0-SNAPSHOT.jar unix 500000
1607138984673
done : net=unix , msg.size=12 , total=500000 , time=1543ms , avg=324044.069994/s

// server 輸出：
--accept--> /tmp/afecho.ipc
<--close-- /tmp/afecho.ipc  500000 1.542095908s 324234.0488721406

AF_INET

$> java -jar target/echo-tester-1.0-SNAPSHOT.jar tcp 500000
done : net=tcp , msg.size=12 , total=500000 , time=4830ms , avg=103519.668737/s

// server 輸出:
--accept--> 127.0.0.1:12345 127.0.0.1:54359
<--close-- 127.0.0.1:12345 127.0.0.1:54359 500000 4.832523878s 103465.60361061915

結果

Client	AF_UNIX	AF_INET	AF_UNIX/AF_INET
go	349470/s	61686/s	5.7
java	324044	103519/s	3.1

結果只爲表明AF_UNIX速度更快，看上去 go 的 tcp 處理比 java 慢純屬測試代碼的問題😄

• 測試代碼：https://github.com/cc14514/go-afecho