☰

Почему ping намного быстрее, чем UDP-сокеты?

tag-icon • tag-icon networking
Почему ping намного быстрее, чем UDP-сокеты?

Я пытаюсь измерить скорость UDP-сокетов в моей локальной сети.

Проверяя мой локальный IP-адрес, я получаю время прохождения сигнала туда и обратно около 80 микросекунд.

Я написал минимальный UDP-сервер и клиент для измерения задержки следующим образом. Клиент и сервер работают на одном хосте, используя один и тот же сетевой интерфейс. Клиент отправляет timeval на сервер через датаграммные сокеты, и после получения сервер немедленно берет разницу между текущим timeval и полученным timeval. Сделав это, я получаю ~110 микросекунд для одностороннего пути, что в сумме составляет около ~220 микросекунд RTT.

Почему ping работает намного быстрее моей программы?

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

udpserver.c

#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;
}

udpclient.c

#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;
}

решение1

Грубое предположение:

ping— это инструмент, использующий icmpпротокол. icmpнаходится на уровне 3, сетевом уровне модели OSI.

udpclient.c— это инструмент, использующий udpпротокол. udpнаходится на уровне 4, транспортном уровне, модели OSI.

С каждым уровнем к необработанным данным будут добавляться дополнительные данные. Вот простой пример: пакет icmpсодержит исходный IP-адрес и IP-адрес назначения. udpДейтаграмма содержит все это плюс, например, информацию о порте UDP. Эта информация о порте должна интерпретироваться более высоким уровнем в сетевом стеке.

Поэтому пакеты UDP должны подняться на один уровень выше в сетевом стеке. Можно представить, что вы поднимаетесь по лестнице на 4-й этаж вместо 3-го. Это займет больше времени, однако гораздо больше, чем 30 мкс.

Я считаю, что эти 30 мкс состоят из

  • размер данных icmpпротивudp
  • Время сетевой карты / драйвера / процессора для инкапсуляции и декапсуляции
  • Процессорное время, которое udpclient.cиспользует

Связанный контент