2024年6月12日发(作者：)

元素控制台源代码网络性能内存应用程序安全性能评测

一，C10K问题

随着互联网的蓬勃发展，尤其是2000年前后，互联网人数井喷，C10K问题也就应

运而生，即，如何在一台物理机上同时服务10000个用户（Concurrent 10 * 1000）。

二，操作系统层面

C10K问题要求在一台主机上至少同时支持1万个连接，需要文件句柄，系统内存，

网络带宽达到什么程度呢？

1，文件句柄：每个客户连接，代表一个文件描述符，一旦文件描述符不够用时，新

的连接就会被放弃，报错“Socket/File: Can’t open too many files”。虽然在默认情

况下，单进程打开的文件句柄数是有限制的（ulimit -n -> 1024），但可以通过修改

/etc/文件的file-max，ip_conntrack_max等参数为10000，使单进程能打

开的文件描述符超过10000；

2，系统内存：每个TCP连接，除了占有一个文件描述符外，还需要占用一定的发送

缓冲区和接收缓冲区的内存，可以使用/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem和tcp_rmem来

查看（最小分配值(4k/4k)，默认分配值(16k/87k)和最大分配值(4m/6m)），按默认分配

值计算，合并上应用层也需要一个收发数据的业务层buffer（比如：20k），则C10K要

求单服务器至少需要(16+87+20)k*10000=1.23G的内存，这在现代计算机上也不是大

问题；

3，网络带宽：假设1万个连接，每个连接上每秒传输10k的数据，带宽需要

10k*8bit/k*1000=800Mbps，这在现在标配的万兆网卡上，也不是问题；

4，系统结论：虽然在2000年左右，C10K问题在系统资源上，可能也有瓶颈，但在

现在而言是可以解决的，因此，C10K的瓶颈自然就落到了程序设计层面。

三，程序设计层面

网路编程中，涉及到频繁的用户态和内核态的数据拷贝，一旦设计不好，在高并发下，

性能很容易出现指数级下降，因此，在程序设计上，需要考虑2方面的问题：

1，应用程序如何和操作系统配合，感知IO事件发生，调度处理上万个socket上的

IO操作？这在前面已有详细描述。即，阻塞IO，非阻塞IO，IO多路复用讨论的IO模型

就是解决这方面的问题；

2，应用程序如何分配进程和线程资源，使其可以服务上万个连接？下面详细讨论。

四，C10K解决方案

任何一个网络程序，均包含read：从套接字读，decode：从网络流解码，

compute：业务逻辑，encode：编码成网络流，send：通过套接字发送，共计5步，有

以下5种编程模型来尝试解决C10K问题。

1，阻塞IO+进程

每个连接fork一个子进程处理，由子进程处理该连接上的所有IO，所有连接相互隔

离。实现简单，效率不高，资源利用率高。