☰

为什么 ping 比 UDP 套接字快得多？

tag-icon • tag-icon networking
为什么 ping 比 UDP 套接字快得多？

我正在尝试对 UDP 套接字在我的本地网络上的速度进行基准测试。

通过 ping 我的本地 IP 地址，我获得了约 80 微秒的往返时间。

我编写了一个最小的 UDP 服务器和客户端来对延迟进行基准测试，如下所示。客户端和服务器在同一台主机上运行，​​使用相同的网络接口。客户端通过数据报套接字向服务器发送一个 timeval，服务器收到后，立即计算当前 timeval 和收到的 timeval 之间的差值。这样做，我获得了单程约 110 微秒的时间，总共约 220 微秒的 RTT。

为什么 ping 比我的程序快这么多？

cc udpserver.c -o udpserver
cc udpclient.c -o udpclient
./udpserver 4321
./udpclient 127.0.0.1 4321

udp服务器

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

    void error(char *msg)
    {
        perror(msg);
        exit(1);
    }
    int main(int argc, char *argv[])
    {
         int sockfd, newsockfd, portno;
         struct timeval tval_recv, tval_now;
         struct sockaddr_in serv_addr;
         int n;

     /* Check arguments */
     if (argc < 2) {
         fprintf(stderr,"ERROR, no port provided\n");
         exit(1);
     }

     /* Set up socket */
     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
     if (sockfd < 0)
        error("ERROR opening socket");

     /* Setup socket address for server */
     memset((char *) &serv_addr, '\0', sizeof(serv_addr));
     serv_addr.sin_family = AF_INET;
     serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
     serv_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));

     /* Bind socket to socket address */
     if(bind(sockfd, (struct sockaddr *) &serv_addr,
              sizeof(serv_addr)) < 0)
              error("ERROR on binding");

     while(1) {
       n = recvfrom(sockfd, &tval_recv, sizeof(tval_recv), 0, NULL, NULL);

       if(n < 0)
         error("ERROR in recvfrom");

       gettimeofday(&tval_now, NULL);

       printf("%ld.%06ld\n", tval_now.tv_sec - tval_recv.tv_sec,
           (long int)(tval_now.tv_usec - tval_recv.tv_usec));
     }

     return 0;
}

udp客户端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>

void error(char *msg) {
    perror(msg);
    exit(0);
}

int main(int argc, char **argv) {
    in_addr_t s_addr;
    int sockfd, portno, n;
    struct sockaddr_in serveraddr;
    struct timeval tval;
//    struct timespec ts_current;

    /* Check arguments */
    if (argc != 3) {
       fprintf(stderr,"Usage: %s <hostname> <port>\n", argv[0]);
       exit(0);
    }

    /* Create the socket */
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0)
        error("Error opening socket");

    /* Set the socket address */
    s_addr = inet_addr(argv[1]);
    portno = atoi(argv[2]);
    memset((char *) &serveraddr, '\0', sizeof(serveraddr));
    memcpy(&serveraddr.sin_addr.s_addr, &s_addr, sizeof(s_addr));
    serveraddr.sin_family = AF_INET;
    serveraddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));

    /* Send packets */
    while(1) {
      gettimeofday(&tval, NULL);
//      clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts_current);
      n = sendto(sockfd, &tval, sizeof(tval), 0, (struct sockaddr *)&serveraddr,
        sizeof(serveraddr));
      if(n < 0)
        error("ERROR in sendto");
      sleep(1);
    }

    return 0;
}

答案1

胡乱猜测：

ping是一种使用该icmp协议的工具。icmp位于OSI模型的第3层，即网络层。

udpclient.c是一种使用该udp协议的工具。udp位于OSI模型的第4层，即传输层。

每增加一层，原始数据中都会添加额外的数据。举个基本的例子：数据icmp包包含源 IP 地址和目标 IP 地址。udp数据报包含所有这些信息以及 UDP 端口信息。此端口信息需要由网络堆栈中的更高级别进行解释。

因此，UDP 数据包必须在网络堆栈中再爬一层。可以想象爬楼梯到 4 楼而不是 3 楼。这将花费更长的时间，但远超过 30µs。

我相信这 30µs 包括

  • 数据大小icmp与udp
  • NIC / 驱动程序 / CPU 的封装和解封装时间
  • CPU 时间的udpclient.c使用

相关内容