send和sendmsg性能测试

1，摘要：测试send和sendmsg的性能，影响这两个函数性能主要有发送的字节大小，增加循环次数，从100到10000000（千万）
2，基本信息
cat /proc/cpuinfo查看CPU信息，如下：

　　Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2698 v3 @ 2.30GHz

cat /proc/version 查看操作系统内核版本，如下：

　　Linux version 3.10.0-327.el7.x86_64

cat /proc/meminfo查看内存信息，如下：

　　MemTotal: 131748016 kB
　　MemFree: 42526620 kB
　　MemAvailable: 60623924 kB

3，send性能测试

服务器端： nc -lu 8888

客服端：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <errno.h>

#include <string.h>

#include <netdb.h>

#include <sys/types.h>

#include <netinet/in.h>

#include <sys/socket.h>

#include <arpa/inet.h>

#include<time.h>

#include <sys/times.h>

#include <unistd.h>

//#define BUFSIZ 1024

#define recycle 1000000

static inline uint64_t rte_rdtsc(void)

{

        union {

                uint64_t tsc_64;

                struct {

                        uint32_t lo_32;

                        uint32_t hi_32;

                };

        }tsc;

        asm volatile("rdtsc":

             "=a" (tsc.lo_32),

                         "=d" (tsc.hi_32));

        return tsc.tsc_64;

}

int recycleSet[]={,,,,,,,,,,};

int bufsizeSet[]={,,,,,,};

int main(int argc,char *argv[])

{

        /*if(argc<3)

        {

                printf("paramaters error! ./socet_sendmsg 1000 1024");

                return -1;

        }

        int recycle_times=atoi(argv[1]);

        int buf_len=atoi(argv[2]);

    */

        int sockfd,numbytes;

    //char buf[BUFSIZ];

         int sc_clk_tck;

    sc_clk_tck = sysconf(_SC_CLK_TCK);

 sc_clk_tck = sysconf(_SC_CLK_TCK);

    struct sockaddr_in their_addr;

    //printf("break! sc_clk_tck=%d\n",sc_clk_tck);

    while((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,)) == -);

    //printf("We get the sockfd~\n");

    their_addr.sin_family = AF_INET;

    their_addr.sin_port = htons();

    their_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.10.8");

    bzero(&(their_addr.sin_zero), );

    while(connect(sockfd,(struct sockaddr*)&their_addr,sizeof(struct sockaddr)) == -);

   // printf("Get the Server~Cheers!\n");           濉濞绔俊姣

   // numbytes = recv(sockfd, buf, BUFSIZ,0);//妤娑?

   // buf[numbytes]='\0';

   // printf("%s",buf);

        //clock_t start_time,end_time;

   // start_time=clock();

   int buf_i=;

   for(buf_i=;buf_i<;buf_i++){

    int buf_len=bufsizeSet[buf_i];

    char *buf=(char *)calloc(buf_len,sizeof(char));

        int i=;

        for(i=;i<buf_len;i++)

        {

                buf[i]='a' + rand()%;

        }

        buf[buf_len]='\0';

        int recycle_i=;

        for(recycle_i=;recycle_i<;recycle_i++){

                int recycle_times=recycleSet[recycle_i];

        struct timeval start_time,end_time;

        gettimeofday(&start_time,NULL);

    uint64_t start=rte_rdtsc();

        for(i=;i<recycle_times;i++)

    {

        numbytes = send(sockfd, buf, strlen(buf), );

            //numbytes=recv(sockfd,buf,BUFSIZ,0);

        //buf[numbytes]='\0';

       //printf("send:%d\n",numbytes);

    }

        uint64_t end=rte_rdtsc();

        //end_time=clock();

        gettimeofday(&end_time,NULL);

  uint64_t duration=end-start;

   double duration_time=*(end_time.tv_sec-start_time.tv_sec)+(end_time.tv_usec-start_time.tv_usec);

   //printf("recycle_times=%d   duration=%f   numbytes=%d duration_rte=%f\n",recycle_times,duration_time,numbytes,duration/2.2);

   printf("%d,%d,%d, %f ,%f,%f\n",recycle_times,numbytes,buf_len,duration_time,duration/2.2,duration_time*1.0/recycle_times);

        }

   }

    close(sockfd);

    return ;

}

4，sendmsg性能测试（iovlen=1）

服务器端：

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <netdb.h>

#include <stdio.h>

#include <errno.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

/************************************************************************************************************************

*************************************************************************************************************************/

int main(int argc, char *argv[])

{

    int fd, new_fd, struct_len, numbytes,i;

    struct sockaddr_in server_addr;

    struct sockaddr_in client_addr;

    char buff[BUFSIZ];

	//struct msghdr msg;

	bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));

    server_addr.sin_family = AF_INET;

    server_addr.sin_port = htons(8888);

    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

   // bzero(&(server_addr.sin_zero), 8);

    struct_len = sizeof(struct sockaddr_in);

   while((fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)) == -1);

   if (bind(fd, (struct sockaddr*)(&server_addr), struct_len) < 0)

   {

      fprintf(stderr, "bind fail\n");

      exit(EXIT_FAILURE);

   }

   printf("Bind Success!\n");

   // fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    /*while(bind(fd, (struct sockaddr *)&server_addr, struct_len) == -1);

    printf("Bind Success!\n");

    while(listen(fd, 100) == -1);

    printf("Listening....\n");

    printf("Ready for Accept,Waitting...\n");

    new_fd = accept(fd, (struct sockaddr *)&client_addr, &struct_len);

    */

	//printf("Get the Client.\n");

   // numbytes = send(new_fd,"Welcome to my server\n",21,0);

    while(1)

    {

		printf("recemsg\n");

		struct msghdr msg;

		bzero(&msg,sizeof(struct msghdr));

		msg.msg_name =&client_addr;

        msg.msg_namelen =sizeof(struct sockaddr_in);

		struct iovec io;

        io.iov_base =buff;

        io.iov_len =BUFSIZ;

		 msg.msg_iov = &io;

		msg.msg_iovlen = 1;

		numbytes = recvmsg(fd,&msg,0);

         char * temp = msg.msg_iov[0].iov_base;//获取得到的数据

        temp[numbytes] = '\0';//为数据末尾添加结束符

       // printf("get %d message:%s", numbytes,temp);

		printf("get %d \n", numbytes);

    }

   // close(new_fd);

    close(fd);

    return 0;

}

　　客服端：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <errno.h>

#include <string.h>

#include <netdb.h>

#include <sys/types.h>

#include <netinet/in.h>

#include <sys/socket.h>

#include <arpa/inet.h>

#include<time.h>

#include <sys/times.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

//#define BUFSIZ 1024

#define recycle 1000000

static inline uint64_t rte_rdtsc(void)

{

	union {

		uint64_t tsc_64;

		struct {

			uint32_t lo_32;

			uint32_t hi_32;

		};

	}tsc;

	asm volatile("rdtsc":

             "=a" (tsc.lo_32),

			 "=d" (tsc.hi_32));

	return tsc.tsc_64;

}

int recycleSet[]={100,500,1000,5000,10000,50000,100000,500000,1000000,5000000,10000000};

int bufsizeSet[]={128,256,512,1024,2048,3072,4096};

int main(int argc,char *argv[])

{

	/*if(argc<3)

	{

		printf("paramaters error! ./socet_sendmsg 1000 1024");

		return -1;

	}

	int recycle_times=atoi(argv[1]);

	int buf_len=atoi(argv[2]);

    */

	int sockfd,numbytes;

    //char buf[BUFSIZ];

	 int sc_clk_tck;

    sc_clk_tck = sysconf(_SC_CLK_TCK);

    struct sockaddr_in their_addr;

    //printf("break! sc_clk_tck=%d\n",sc_clk_tck);

    while((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)) == -1);

    //printf("We get the sockfd~\n");

	bzero(&their_addr, sizeof(their_addr));

    their_addr.sin_family = AF_INET;

    their_addr.sin_port = htons(8888);

    their_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.10.8");

	//their_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

    //bzero(&(their_addr.sin_zero), 8);

   // while(connect(sockfd,(struct sockaddr*)&their_addr,sizeof(struct sockaddr)) == -1);

   // printf("Get the Server~Cheers!\n");

   // numbytes = recv(sockfd, buf, BUFSIZ,0);//接收服务器端信息

   // buf[numbytes]='\0';

   // printf("%s",buf);

	//clock_t start_time,end_time;

   // start_time=clock();

   int buf_i=0;

   for(buf_i=0;buf_i<7;buf_i++){

    int buf_len=bufsizeSet[buf_i];

    char *buf=(char *)calloc(buf_len,sizeof(char));

	int i=0;

	for(i=0;i<buf_len;i++)

	{

		buf[i]='a' + rand()%26;

	}

	buf[buf_len]='\0';

	struct msghdr msg;

	bzero(&msg,sizeof(struct msghdr));

	//msg.msg_name = NULL;

	msg.msg_name = &their_addr;

    msg.msg_namelen = sizeof(struct sockaddr_in);

	struct iovec io;

	io.iov_base = buf;

	io.iov_len = buf_len;

	msg.msg_iov = &io;

	msg.msg_iovlen = 1;

	int recycle_i=0;

	for(recycle_i=0;recycle_i<11;recycle_i++){

		int recycle_times=recycleSet[recycle_i];

	struct timeval start_time,end_time;

	gettimeofday(&start_time,NULL);

    uint64_t start=rte_rdtsc();

	for(i=0;i<recycle_times;i++)

    {

        //numbytes = send(sockfd, buf, strlen(buf), 0);

		numbytes = sendmsg(sockfd, &msg, 0);

            //numbytes=recv(sockfd,buf,BUFSIZ,0);

        //buf[numbytes]='\0';

       //printf("send:%d\n",numbytes);

    }

	uint64_t end=rte_rdtsc();

	//end_time=clock();

	gettimeofday(&end_time,NULL);

	uint64_t duration=end-start;

   double duration_time=1000000*(end_time.tv_sec-start_time.tv_sec)+(end_time.tv_usec-start_time.tv_usec);

   //printf("recycle_times=%d   duration=%f   numbytes=%d duration_rte=%f\n",recycle_times,duration_time,numbytes,duration/2.2);

   printf("%d,%d,%d, %f ,%f,%f\n",recycle_times,numbytes,buf_len,duration_time,duration/2.2,duration_time*1.0/recycle_times);

	}

   }

    close(sockfd);

    return 0;

}

4，sendmsg性能测试（iovlen=4）

服务器端：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <errno.h>

#include <string.h>

#include <netdb.h>

#include <sys/types.h>

#include <netinet/in.h>

#include <sys/socket.h>

#include <arpa/inet.h>

#include<time.h>

#include <sys/times.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

//#define BUFSIZ 1024

#define recycle 1000000

static inline uint64_t rte_rdtsc(void)

{

	union {

		uint64_t tsc_64;

		struct {

			uint32_t lo_32;

			uint32_t hi_32;

		};

	}tsc;

	asm volatile("rdtsc":

             "=a" (tsc.lo_32),

			 "=d" (tsc.hi_32));

	return tsc.tsc_64;

}

int recycleSet[]={100,500,1000,5000,10000,50000,100000,500000,1000000,5000000,10000000};

int bufsizeSet[]={128,256,512,1024,2048,3072,4096,5120,6144,7168,8192,9216,15000,150000};

#define BUF_CNT 14

int main(int argc,char *argv[])

{

	/*if(argc<3)

	{

		printf("paramaters error! ./socet_sendmsg 1000 1024");

		return -1;

	}

	int recycle_times=atoi(argv[1]);

	int buf_len=atoi(argv[2]);

    */

	int sockfd,numbytes;

    //char buf[BUFSIZ];

	 int sc_clk_tck;

    sc_clk_tck = sysconf(_SC_CLK_TCK);

    struct sockaddr_in their_addr;

    //printf("break! sc_clk_tck=%d\n",sc_clk_tck);

    while((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)) == -1);

    //printf("We get the sockfd~\n");

	bzero(&their_addr, sizeof(their_addr));

    their_addr.sin_family = AF_INET;

    their_addr.sin_port = htons(9999);

    their_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.10.8");

	//their_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

    //bzero(&(their_addr.sin_zero), 8);

   // while(connect(sockfd,(struct sockaddr*)&their_addr,sizeof(struct sockaddr)) == -1);

   // printf("Get the Server~Cheers!\n");

   // numbytes = recv(sockfd, buf, BUFSIZ,0);//接收服务器端信息

   // buf[numbytes]='\0';

   // printf("%s",buf);

	//clock_t start_time,end_time;

   // start_time=clock();

   int buf_i=0;

   for(buf_i=0;buf_i<14;buf_i++){

    int buf_len=bufsizeSet[buf_i];

    char *buf=(char *)calloc(buf_len,sizeof(char));

	int i=0;

	for(i=0;i<buf_len;i++)

	{

		buf[i]='a' + rand()%26;

	}

	buf[buf_len]='\0';

	struct msghdr msg;

	bzero(&msg,sizeof(struct msghdr));

	//msg.msg_name = NULL;

	msg.msg_name = &their_addr;

    msg.msg_namelen = sizeof(struct sockaddr_in);

	struct iovec io[4];

	io[0].iov_base = buf;

	io[0].iov_len = buf_len;

	io[1].iov_base = buf;

	io[1].iov_len = buf_len;

	io[2].iov_base = buf;

	io[2].iov_len = buf_len;

	io[3].iov_base = buf;

	io[3].iov_len = buf_len;

	msg.msg_iov = io;

	msg.msg_iovlen =4;

	int recycle_i=0;

	for(recycle_i=8;recycle_i<9;recycle_i++){

		int recycle_times=recycleSet[recycle_i];

	struct timeval start_time,end_time;

	gettimeofday(&start_time,NULL);

    uint64_t start=rte_rdtsc();

	for(i=0;i<recycle_times;i++)

    {

        //numbytes = send(sockfd, buf, strlen(buf), 0);MSG_DONTWAIT

		numbytes = sendmsg(sockfd, &msg, 0);

            //numbytes=recv(sockfd,buf,BUFSIZ,0);

        //buf[numbytes]='\0';

       //printf("send:%d\n",numbytes);

    }

	uint64_t end=rte_rdtsc();

	//end_time=clock();

	gettimeofday(&end_time,NULL);

	uint64_t duration=end-start;

   double duration_time=1000000*(end_time.tv_sec-start_time.tv_sec)+(end_time.tv_usec-start_time.tv_usec);

   //printf("recycle_times=%d   duration=%f   numbytes=%d duration_rte=%f\n",recycle_times,duration_time,numbytes,duration/2.2);

   printf("%d,%d,%d, %f ,%f,%f\n",recycle_times,numbytes,buf_len,duration_time,duration/2.3,duration_time*1.0/recycle_times);

	}

   }

    close(sockfd);

    return 0;

}

　　客户端：

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <netdb.h>

#include <stdio.h>

#include <errno.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

/************************************************************************************************************************

1、int socket(int family,int type,int protocol)

family:

    指定使用的协议簇:AF_INET（IPv4） AF_INET6（IPv6） AF_LOCAL（UNIX协议） AF_ROUTE（路由套接字） AF_KEY（秘钥套接字）

type:

    指定使用的套接字的类型:SOCK_STREAM（字节流套接字） SOCK_DGRAM

protocol:

    如果套接字类型不是原始套接字，那么这个参数就为0

2、int bind(int sockfd, struct sockaddr *myaddr, int addrlen)

sockfd:

    socket函数返回的套接字描述符

myaddr:

    是指向本地IP地址的结构体指针

myaddrlen:

    结构长度

struct sockaddr{

    unsigned short sa_family; //通信协议类型族AF_xx

    char sa_data[14];  //14字节协议地址，包含该socket的IP地址和端口号

};

struct sockaddr_in{

    short int sin_family; //通信协议类型族

    unsigned short int sin_port; //端口号

    struct in_addr sin_addr; //IP地址

    unsigned char si_zero[8];  //填充0以保持与sockaddr结构的长度相同

};

3、int connect(int sockfd,const struct sockaddr *serv_addr,socklen_t addrlen)

sockfd:

    socket函数返回套接字描述符

serv_addr:

    服务器IP地址结构指针

addrlen:

    结构体指针的长度

4、int listen(int sockfd, int backlog)

sockfd:

    socket函数绑定bind后套接字描述符

backlog:

    设置可连接客户端的最大连接个数，当有多个客户端向服务器请求时，收到此值的影响。默认值20

5、int accept(int sockfd,struct sockaddr *cliaddr,socklen_t *addrlen)

sockfd:

    socket函数经过listen后套接字描述符

cliaddr:

    客户端套接字接口地址结构

addrlen:

    客户端地址结构长度

6、int send(int sockfd, const void *msg,int len,int flags)

7、int recv(int sockfd, void *buf,int len,unsigned int flags)

sockfd:

    socket函数的套接字描述符

msg:

    发送数据的指针

buf:

    存放接收数据的缓冲区

len:

    数据的长度，把flags设置为0

*************************************************************************************************************************/

int main(int argc, char *argv[])

{

    int fd, new_fd, struct_len, numbytes,i;

    struct sockaddr_in server_addr;

    struct sockaddr_in client_addr;

    char buff[BUFSIZ*10];

	printf("BUFFSIZE %d\n",BUFSIZ);

	//struct msghdr msg;

	bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));

    server_addr.sin_family = AF_INET;

    server_addr.sin_port = htons(9999);

    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

   // bzero(&(server_addr.sin_zero), 8);

    struct_len = sizeof(struct sockaddr_in);

   while((fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)) == -1);

   if (bind(fd, (struct sockaddr*)(&server_addr), struct_len) < 0)

   {

		printf("bind error\n");

		return -1;

   }

   printf("Bind Success!\n");

   // fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    /*while(bind(fd, (struct sockaddr *)&server_addr, struct_len) == -1);

    printf("Bind Success!\n");

    while(listen(fd, 100) == -1);

    printf("Listening....\n");

    printf("Ready for Accept,Waitting...\n");

    new_fd = accept(fd, (struct sockaddr *)&client_addr, &struct_len);

    */

	//printf("Get the Client.\n");

   // numbytes = send(new_fd,"Welcome to my server\n",21,0);

   int cnt=0;

    while(1)

    {

		printf("recemsg\n");

		struct msghdr msg;

		bzero(&msg,sizeof(struct msghdr));

		msg.msg_name =&client_addr;

        msg.msg_namelen =sizeof(struct sockaddr_in);

		struct iovec io;

        io.iov_base =buff;

        io.iov_len =BUFSIZ*100;

		 msg.msg_iov = &io;

		msg.msg_iovlen = 5;

		numbytes = recvmsg(fd,&msg,0);

         char * temp = msg.msg_iov[0].iov_base;//获取得到的数据

        temp[numbytes] = '\0';//为数据末尾添加结束符

       // printf("get %d message:%s", numbytes,temp);

	   if(numbytes>0)

		   cnt++;

		printf("get %d  cnt %d\n", numbytes,cnt);

    }

   // close(new_fd);

    close(fd);

    return 0;

}

6，send测试数据表

7，sendmsg测试数据表（iovlen=1）

7，sendmsg测试数据表（iovlen=4）

8，比较send，sendmsg（iovlen=1），sendmsg（iovlen=4）

　9，用gettimeofday测试性能基本逻辑（gettimeofday和滴答数转化成时间基本差不多）

单位为：微秒

struct timeval start_time,end_time;
gettimeofday(&start_time,NULL);
uint64_t start=rte_rdtsc();

函数调用

uint64_t end=rte_rdtsc();
//end_time=clock();
gettimeofday(&end_time,NULL);
uint64_t duration=end-start;
double duration_time=1000000*(end_time.tv_sec-start_time.tv_sec)+(end_time.tv_usec-start_time.tv_usec);

8，send和sendmsg性能测试比较（循环一千万次，算出一次时间开销（微秒））

结论：

1，send和sendmsg的性能基本一样

2，性能随字节成正比，比如128B~1.55微秒，256B~2.57微秒，1024B~8.72微秒，4096B~34.22微秒

3，sendmsg（iovlen=1）和sendmsg（iovlen=4）的在发送相同字节情况下，性能也是4倍，sendmsg在性能上并没得到优化

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