面试题：网络编程之复杂环境下Socket与TCP/IP协议交互

Question

在高并发网络应用场景中，当使用Socket进行TCP编程时，可能会遇到哪些与TCP/IP协议栈相关的性能瓶颈？你会采取哪些措施来优化？

Answer 1

可能遇到的性能瓶颈

1. 连接建立开销：TCP三次握手带来额外开销，高并发时大量新连接创建会消耗资源。
2. 慢启动：初始拥塞窗口小，数据传输速率提升慢，影响短连接性能。
3. 拥塞控制：网络拥塞时，TCP会降低发送速率，导致整体性能下降。
4. TIME_WAIT状态：连接关闭后，处于此状态等待两倍MSL时间，占用端口资源，高并发下端口资源易耗尽。
5. 缓冲区限制：内核接收和发送缓冲区大小有限，高并发大数据量时可能导致数据丢失或传输延迟。

优化措施

1. 连接复用：采用长连接，减少连接建立和关闭开销。如HTTP/1.1默认支持持久连接。
2. 优化慢启动：适当调整慢启动阈值（ssthresh），加速拥塞窗口增长。
3. 拥塞控制算法优化：选用适合场景的拥塞控制算法，如BBR相比传统算法在高带宽时延积网络中有更好表现。
4. 处理TIME_WAIT：设置合适的端口复用参数（如SO_REUSEADDR），允许快速重用处于TIME_WAIT状态的端口；或者通过负载均衡将请求分发到不同服务器，减少单台服务器端口压力。
5. 调整缓冲区大小：根据服务器性能和网络情况，适当增大内核接收和发送缓冲区大小，如通过setsockopt设置SO_RCVBUF和SO_SNDBUF选项。