线上 udp 客户端请求服务端客户端句柄泄漏问题

简介: 线上 udp 客户端请求服务端客户端句柄泄漏问题

本题分别从如下三个方面来分享:

  • 问题描述
  • 自定义连接池的编写
  • common_pool 的使用

问题描述

线上有一个业务,某个通服务通知 udp 客户端通过向 udp 服务端(某个硬件设备)发送 udp 包来进行用户上线操作

当同时有大量的请求打到 udp 服务端的时候,udp 服务端的回包可能会在网络环境中丢包,(udp 是不可靠的)导致 udp 客户端不能及时的收到 udp 服务端的回包,在短时间内,udp 客户端的句柄又没有得到复用或者释放,没有收到回包的句柄就一直阻塞在那里,最终导致句柄泄漏

那么可以如何解决呢?

  • 增大客户端的句柄数
  • 使用连接池并且在读取服务端响应数据时加上超时时间

显然,第一个解决方式治标不治本,改大句柄数,当请求量变大的时候,仍然会出现句柄泄漏的情况

第二种方式相对靠谱很多

  • 首先,咱们将发送 udp 包给服务端后,等待读取服务端的回包时,设置超时时间,超时后读取失败,释放或者归还句柄
  • 维护一个内部的连接池,减少每一次创建句柄消耗的资源和时间,使用的时候从池子里面获取句柄,使用完毕之后再归还句柄

自定义连接池的编写 customer_pool

那么对于连接池,我们实际上是可以自己来进行造轮子的,仅用于学习,实际使用的话,自然还是会去使用经过大众考研过的公共开源库,我们可以来基本的分析和研究一下一个连接池需要有些什么?

  • 创建池子,关闭池子,池子的关闭状态
  • 从池子中获取连接,归还连接,销毁当前连接
  • 池子中能容纳的最大连接数,最小连接数,当前连接数
  • 根据当前实际的连接数来对池子进行扩容和缩容
  • 池子中创建连接的函数具体实现

当然,我们自己来体会一下连接池以及演示上述 udp 的 demo,我们仅实现如下几个简单功能作为演示

  • 创建池子,池子的关闭状态
  • 从池子中获取连接,归还连接
  • 池子中能容纳的最大连接数,最小连接数,当前连接数
  • 池子中创建连接的函数具体实现

对于池子中具体链接的销毁,池子的关闭,池子的扩缩容,以及其他高级使用,xdm 可以进行扩展

customer_pool demo

自定义连接池,实际上咱们是使用 chan 通道来进行实现,具体源码可以查看:https://github.com/qingconglaixueit/customer_pool/blob/master/customer_pool/pool.go

  1. 定义连接池MyConnPool数据结构,和创建连接池
  • MyConnPool 结构中的 sync.Mutex 主要是用于控制多协程中 非 pool 成员的其他成员的互斥,我们知道 chan 内部是有锁进行控制的

  1. 获取对象的具体实现
  • 从池子中获取对象,如果获取不到则默认查看当前的池子状态是否可以创建新的连接
  • 若可以,则直接创建连接,返回对象
  • 此处在进行池子成员的变动时,需要加锁进行控制
func (conn *MyConnPool) GetObject() (interface{}, error) {
   return conn.getObject()
}
func (conn *MyConnPool) getObject() (interface{}, error) {
   if conn.isClosed {
      return nil, errors.New("pool is closed")
   }
   // 从通道里面读,如果通道里面没有则新建一个
   select {
   case object := <-conn.pool:
      return object, nil
   default:
   }
   // 校验当前的连接数是否大于最大连接数,若是,则还是需要从 pool 中取
   // 此时使用 mutex 主要是为了锁 MyConnPool 的非通道的其他成员
   conn.Lock()
   if conn.currentConn >= conn.maxConn {
      object := <-conn.pool
      conn.Unlock()
      return object, nil
   }
   // 逻辑走到此处需要新建对象放到 pool 中
   object, err := conn.connFun()
   if err != nil {
      conn.Unlock()
      return nil, fmt.Errorf("create conn error : %+v", err)
   }
   // 当前 pool 已有连接数+1
   conn.currentConn++
   conn.Unlock()
   return object, nil
}
  1. 释放对象的具体实现
  • 使用完毕对象之后,需要归还
  • 具体归还操作,则是将具体的连接再丢回通道里面即可
func (conn *MyConnPool) ReturnObject(object interface{}) error {
   return conn.returnObject(object)
}
func (conn *MyConnPool) returnObject(object interface{}) error {
   if conn.isClosed {
      return errors.New("pool is closed")
   }
   conn.pool <- object
   return nil
}
  1. 具体的应用
简单写一个 udp 服务端

使用咱们上述的自定义连接池编写客户端的 demo

具体源码地址:https://github.com/qingconglaixueit/customer_pool/blob/master/main.go

  1. 定义咱们有 udp 连接的对象
  • 定义 PoolTest 对象,并简单的将 udp 连接加入到成员中
  • 编写创建 udp 连接的函数 connectUdp
  • 初始化连接池,设置池子最大 3 个连接,最小 1 个连接,实际创建连接函数为 connectUdp()
type PoolTest struct {
   Conn *net.UDPConn
}
var myPool *customer_pool.MyConnPool
func init() {
   myPool = customer_pool.NewMyConnPool(3, 1, func() (interface{}, error) {
      return connectUdp()
   })
   if myPool == nil {
      log.Panicln("NewMyConnPool error")
      return
   }
   log.Println("myPool == ", myPool)
}
// 创建连接函数
func connectUdp() (*PoolTest, error) {
   // 创建一个 udp 句柄
   log.Println(">>>>> 创建一个 udp 句柄 ... ")
   // 连接服务器
   conn, err := net.DialUDP("udp", nil, &net.UDPAddr{
      IP:   net.IPv4(127, 0, 0, 1),
      Port: 9998,
   })
   if err != nil {
      log.Println("Connect to udp server failed,err:", err)
      return nil, err
   }
   log.Printf("<<<<<< new udp connect %+v", conn)
   return &PoolTest{Conn: conn}, nil
}
  1. 获取到连接对象之后,咱们给 udp server 写入数据
  • GetObject() 获取具体的对象,获取到连接
  • SendMsg 进行具体消息的发送
  • ReturnObject() 将具体的对象归还到池子中
  • 其中代码被注释掉的部分,是用力验证超时效果的,感兴趣的 xdm 可以将代码打开尝试一波

  1. 效果展示

最后补充上咱们的 main 函数,就可以进行测试验证了

func main() {
   for i := 0; i < 10; i++ {
      msg := fmt.Sprintf("send udp data is %d", i)
      go SendMsg(msg)
   }
   time.Sleep(2 * time.Second)
}

启动咱们的 udp 客户端,和 udp 服务端,我们可以查看到如下效果

客户端效果:

同时启了 10 个协程,每一个协程都会去池子里面拿连接对象,如果池子有现成的则直接使用,如果没有现成的,那么就新建一个连接, 如果当前池子已创建连接已经等于最大值,那么只能等着池子中有连接归还的时候再进行分配

  • 总的来说,当前 demo 只会创建 3 个 udp 连接句柄

服务端效果:

可以看到服务端收到的 10 个请求,实际上只有 3 个句柄在多次请求

再一次印证了客户端实际上确实只创建了 3 次 udp 句柄

上述是自定义简单连接池的基本 demo,关于 udp 超时处理的内容就不做演示,感兴趣的 xdm 可以下载源码来进行查看效果

https://github.com/qingconglaixueit/customer_pool

使用 go-commons-pool

当然,我们大致知道连接池基本是都有哪些组成部分,可以如何玩之后,我们来应用一个 golang 通用的连接池 go-commons-pool, 源码地址为:https://github.com/jolestar/go-commons-pool

use_common_pool demo

应用 go-commons-pool 咱们的 demo 仅验证该库的通用和便捷,对于上述我们自定义的池子,咱们使用到的 udp 涉及到的代码,可以基本不用变动,直接使用 go-commons-pool 直接网上套即可

和咱们自定义池子不一样的地方

  • init 初始化池子的方法和配置不一样
  • SendMsg 方法,实现时使用的池子句柄不一样
  • 当然,go-commons-pool 会好太多

实际 demo 为:

  • 其余截图上未体现的 connectUdp(),(this *PoolTest) SendMsg(data []byte) , 和上述自定义池子实现方式完全一致

此处初始化池子配置,咱们也是一样传入具体池子最大的对象数,使用池子的默认配置,传入咱们创建连接的具体函数 connectUdp()

对于到 main 函数 和 SendMsg 函数,咱们的用法和写法基本完全一致

自然,效果也是一样的

当然对于 go-commons-pool 池子还有其他很多有意思的东西,感兴趣的可以来一起阅读以下他的源码,如下为当前池子的基本数据结构和创建池子的代码,咱们可以根据这个结构来追以下代码

代码目录如下:

./pool.go

  • 基本数据结构
  • 创建池子代码

至此,本文结束

文中涉及到的源码地址:

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