Haskell 网络性能不佳

Question

我正在编写一些“类似 openvpn”的东西，并认为它是提高我的 Haskell 知识的一个很好的选择。然而，我遇到了相当严重的性能问题。

它的作用：打开一个 TUN 设备；它将自身绑定在 UDP 端口上，启动 2 个线程（forkIO，但由于 fdRead 而使用 -threaded 进行编译）。我没有使用tuntap包，而是完全在Haskell中自己完成的。

线程1：从tun设备读取数据包（fdRead）。使用 UDP 套接字发送。
线程2：从UDP套接字读取数据包（recv）；将其发送到 tun 设备 (fdWrite)

问题 1：在此配置中，fdRead 返回字符串，并且我使用了接受字符串的 Network.Socket 函数。我在本地系统上进行了配置（一些 iptables 魔法），我可以通过它在本地主机上运行 15MB/s，该程序基本上在 100% CPU 上运行。那很慢。我可以做些什么来提高性能吗？

问题 2：我必须在我发送的数据包前面添加一些内容；然而sendMany网络函数只接受ByteString；从 Fd 读取返回字符串。转换相当慢。转换为 Handle 似乎在 TUN 设备上工作得不够好......

问题 3：我想在 Data.Heap（功能堆）中存储一些信息（我需要使用“takeMin”，尽管对于 3 个项目这是矫枉过正，很容易做到:))。因此，我创建了一个 MVar，在每个收到的数据包上，我从 MVar 中提取堆，用新信息更新堆，然后将其放回到 MVar 中。现在，事情开始消耗大量内存。可能是因为旧堆没有足够快/足够频繁地收集垃圾......？

有办法解决这些问题还是我必须回到C...？我所做的应该主要是零复制操作 - 我是否使用了错误的库来实现它？

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我做了什么： - 当放入 MVar 时，做了：

a `seq` putMVar mvar a

这完美地帮助解决了内存泄漏。

• 改为ByteString；现在，当仅使用“读/写”而不进行进一步处理时，我的速度为 42MB/s。 C 版本的速度约为 56MB/s，因此这是可以接受的。

Answer 1

字符串很慢。真的，真的，真的很慢。它是一个 cons 单元的单链接列表，每个单元包含一个 unicode 字符。将一个字符写入套接字需要将每个字符转换为字节，将这些字节复制到数组中，并将该数组传递给系统调用。这其中的哪一部分听起来像您想做的事情？ :)

你想专门使用 ByteString。 ByteString IO 函数实际上尽可能使用零复制 IO。特别要注意 hackage 上的 network-bytestring 包。它包含所有网络库的版本，这些版本都经过优化，可以与 ByteString 有效地配合使用。

Answer 2

下面是两个示例程序：客户端和服务器。使用 GHC 7.0.1 和 network-2.3，在我漂亮的新双核笔记本电脑上，我通过环回获得了超过 7500 Mbps 的速度（总 CPU 使用率约为 90%）。我不知道 UDP 引入了多少开销，但这仍然是一个相当大的数字。

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-- Client program --
--------------------
module Main where

import qualified Data.ByteString as C
import Network.Socket hiding (recv)
import Network.Socket.ByteString (recv)

import System.IO
import Control.Monad

main :: IO ()
main = withSocketsDo $
    do devNull <- openFile "/dev/null" WriteMode
       addrinfos <- getAddrInfo Nothing (Just "localhost") (Just "3000")
       let serveraddr = head addrinfos
       sock <- socket (addrFamily serveraddr) Stream defaultProtocol
       connect sock (addrAddress serveraddr)
       forever $ do
         msg <- recv sock (256 * 1024) -- tuning recv size is important!
         C.hPutStr devNull msg
       sClose sock


--------------------
-- Server program --
--------------------
module Main where

-- import Control.Monad (unless)
import Network.Socket hiding (recv)
import qualified Data.ByteString.Lazy as S
import Network.Socket.ByteString.Lazy (
                                       --recv, 
                                       sendAll)

main :: IO ()
main = withSocketsDo $
       do addrinfos <- getAddrInfo
                        (Just (defaultHints {addrFlags = [AI_PASSIVE]}))
                        Nothing (Just "3000")
          let serveraddr = head addrinfos
          sock <- socket (addrFamily serveraddr) Stream defaultProtocol
          bindSocket sock (addrAddress serveraddr)
          listen sock 1
          (conn, _) <- accept sock
          talk conn
          sClose conn
          sClose sock

     where
       talk :: Socket -> IO ()
       talk conn = sendAll conn $ S.repeat 7

Answer 3

卡尔对于你的前两个问题是正确的。关于最后一个，请考虑使用严格并发包。