c - 有没有比 select() 和 poll() 更快的非阻塞方法来检查数据？

Question

我有一个 C 程序使用 sendto() 方法尽可能快地从发送方向接收方发送数据，接收方使用 recvfrom() 方法接收数据。数据被封装到第 2 层以太网帧中，应用程序将以太网帧直接写入线路(没有 TCP 或 UDP 甚至 IP)。这是在 x86_64 Linux 上(开发机器只是股票 Ubuntu 14.04)。我无意移植到任何其他操作系统，应用程序设计范围是针对 Linux 的，因此其他操作系统无关紧要。

发件人:

    while (true)
    {
        sendResult = sendto(sockFD, txBuffer, fSize+headersLength, 0,
            (struct sockaddr*)&socket_address, sizeof socket_address);
    }

接收方:

    while (true)
    {
        recvfrom(sockFD, rxBuffer, fSizeTotal, 0, NULL, NULL);
    }

我希望发件人能够检查收到的数据包；如果接收方应用程序退出，它会将数据发送回发送方说“我退出”，以便发送方停止发送数据。我在发件人上使用 poll() 来检查收到的消息，如下所示，但这显着降低了传输速度，从略低于 1Gbps (968Mbps) 到大约 10Mbps。我正在使用两台具有 1Gbps NIC 的 PC 之间的交叉电缆进行测试。发送方对发送的帧和帧大小进行计数，接收方对接收到的帧和帧大小进行计数，因此为了确认，应用程序实际上以足够接近的线速接收，我不只是看 NIC 利用率或类似情况。

轮询() 方法:

int rv;
struct pollfd ufds[1];
ufds[0].fd = sockFD;
ufds[0].events = POLLIN


while (true)
{
    sendResult = sendto(sockFD, txBuffer, fSize+headersLength, 0, (struct sockaddr*)&socket_address, sizeof(socket_address));

    // wait for events on the sockets, 1ms timeout
    rv = poll(ufds, 1, 1);

    if (rv > 0) {
        if (ufds[0].revents & POLLIN) {
            recvfrom(sockFD, rxBuffer, fSizeTotal, 0, NULL, NULL);
        }
    }

}

1 毫秒是可以为 poll() 方法设置的最短超时时间。这就是为什么我的传输程序只能以 10Mbps 传输。该应用程序可以轻松地使 1Gbps 的链接饱和，尽管 CPU 使用率极低，正如我之前所说的那样，我获得了 968Mbps(顺便说一下，我不是指峰值，这是持续的吞吐量)。

我删除了 poll() 调用并使用下面的示例切换到 select()，但再次使用我可以在这里使用的最小延迟，我的传输应用程序只能获得 175Mbps。不接近原来的968Mbps；

Select() 方法:

fd_set readfds;
struct timeval tv;
int rv, n;

FD_ZERO(&readfds);
FD_SET(sockFD, &readfds);
n = sockFD + 1;


while (true)
{
    sendResult = sendto(sockFD, txBuffer, fSize+headersLength, 0, (struct sockaddr*)&socket_address, sizeof(socket_address));

    tv.tv_sec = 0;
    tv.tv_usec = 000001;
    rv = select(n, &readfds, NULL, NULL, &tv);
    if (rv > 0) {
        if (FD_ISSET(sockFD, &readfds)) {
            recvfrom(sockFD, rxBuffer, fSizeTotal, 0, NULL, NULL);
    }

}

对于今天的系统来说，这两种方法似乎都太慢了(对于上述所有测试，我的 CPU 使用率约为 2%)。我希望尽快将此应用程序移动到一些 10GigE 机器上并在那里开始测试，但我显然不能使用这两种方法中的任何一种。有没有更快的方法可以检查？

虽然这些应该是非阻塞的，但是通过要求超时它们在某种程度上是阻塞的；我看过this thread但这不是我需要的答案。有没有我可以简单地调用它的方法来检查它被调用的那一刻，等待读取的数据，然后如果没有数据等待读取则立即返回？

作为辅助节点，在发布此之前我还没有阅读 recvfrom 方法()以查看延迟在哪里，但我确实尝试了以下方法，因为更改代码只花了 30 秒，结果是低于 1Mbps 的最差结果；

发件人:

    while (true)
    {
        // Continually send a frame then check for a frame, send a frame then check for a frame...
        sendResult = sendto(sockFD, txBuffer, fSize+headersLength, 0, (struct sockaddr*)&socket_address, sizeof(socket_address));
        recvfrom(sockFD, rxBuffer, fSizeTotal, 0, NULL, NULL);
    }

Answer 1

我根本不会使用非阻塞模式。只需在阻塞模式下专用一个线程。这样一来，您只需执行一个系统调用:recvfrom()，这样您就可以将上下文切换保存到内核中。