55-套接字选项（TCP_NODELAY）

1. 程序路径

git clone https://git.oschina.net/ivan_allen/unp.git[/code] 
如果你已经 clone 过这个代码了，请使用 
git pull
 更新一下。本节程序所使用的程序路径是 
unp/program/options/opt
。

2. 回忆 Nagle
Nagle 算法的目的是为了减少网络中小分组的数目。“小”分组(tiny gram) 指是是小于 MSS 的分组。它利用收到 ack 前这一小段时间“攒”数据，收到 ack 后，再将“攒”起来的小分组合并成一个大分组一次性发出去。

在局域网上，通常我们察觉不到 Nagle 算法对客户进程的影响。但是在广域网上，小分组所需要的确认时间可能长达 1 秒，这样客户端就会有非常明显的延时。如果受延时的 ack 影响，这种延时会更加明显（参考 TCP 协议（迟到的 ACK —— Windows ） 和 TCP 协议（迟到的 ACK—— Linux） ）。

3. 如何关闭 Nagle 算法
TCP_NODELAY 选项可以用来关闭 Nagle 算法，具体代码如下：

int onoff = 1;
ret = setsockopt(sockfd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, &onoff, sizeof(onoff));
if (ret < 0) perror("setsockopt");


4. Nagle 算法与 write-write-read
看下面一小段客户端的程序：

// client

while(1) {
write(sockfd, buf, 4);
write(sockfd, buf, 396);
read(sockfd, buf, 1024);
}


第 2 次 write 的数据会一直驻留在发送缓冲区中，直到第一个 4 字节的小分组被确认。而服务器并没有数据要发送给客户端，因此会发送延时的 ack，比如已经过了 40ms，客户端才会收到这 4 字节的小分组的确认。接下来 TCP 发送 396 字节大小的分组，等待服务器处理完后发送数据给客户端，客户端从 read 返回。



图1 write-write-read

如果 RTT 非常小，比如只有 1 ms，那么上面的调用过程，将会在 read 上阻塞约 42 ms 左右（2RTT+40ms=42ms）。flower 服务器之所以有 40ms 延时发送 ack，这是因为受到了延时的 ack 算法影响。该知识点在介绍 tcp 的时候已经详细的讲解过了。

在这种情况下，Nagle 算法并没有什么好处，反而会降低数据传输效率。有三种方法可以修正这种问题：

使用 writev 函数，聚集写。

在应用层将前 4 个字节和后 396 字节复制到单个缓冲区，然后调用一次 write.

使用 TCP_NODELAY 关闭 Nagle 算法。unp 中提到说这是最不可取的方法，而且有损于网络，通常不应该考虑。（很多博客和文章都推荐关闭 Nagle？Nginx 默认也是关闭了 Nagle 算法的。陈硕老师也推荐关闭 Nagle 算法……所以，大家以后该怎么做？）

5. 实验
5.1 关闭 Nagle 算法
flower 上启动服务器

$ ./opt -s -h flower --slowread 4096


sun 上启动客户端，注意参数

// 选项 --writesize 1，表示客户端每次只 write 一个字节
// --nodelay 表示关闭 Nagle 算法

$ ./opt -h flower --nodelay --writesize 1


在客户端输入 
'helloworld'
，然后回车。一共 11 个字符包含了字符
'\n'
。



图1 关闭 Nagle 算法的情况

可以看到，关闭 Nagle 时，只要有小分组就立即发送出去。

5.2 打开 Nagle 算法
flower 上启动服务器

$ ./opt -s -h flower --slowread 4096


sun 上启动客户端，注意参数

// 选项 --writesize 1，表示客户端每次只 write 一个字节
// 默认情况下 Nagle 算法是开启的
$ ./opt -h flower --writesize 1


在客户端输入 
'helloworld'
，然后回车。一共 11 个字符包含了字符
'\n'
。



图2 开启 Nagle 算法的情况

可以看到，客户端会将小分组收集起来，合并成一个大分组一次发送出去。

6. 总结
知道 Nagle 算法干了什么事

知道如何关闭 Nagle