16. C++ TinyWebServer项目总结（16. 服务器调制、调试和测试）

主要包括：

使用 tcpdump 抓包；
使用 gdb 调试器；
使用压力测试工具，模拟现实世界中的高并发请求，测试服务器在高压状态下的稳定性。

最大文件描述符数

Linux 对应用进程能打开的最大文件描述符数量有两个层次的限制：用户级限制和系统级限制。

用户级限制指目标用户运行的所有进程总共能打开的文件描述符数；

系统级限制指所有用户总共能打开的文件描述符数。

查看用户级文件描述符数量限制：

ulimit -n

将用户级文件描述符数量限制设定为 2048：

ulimit -SHn 2048

但这种设置是临时的，只在当前session中有效，为永久修改用户级文件描述符数限制，可在/etc/security/limits.conf文件中加入以下两项：

* soft nofile 65535
* hard nofile 65535

然后重启系统或者注销并重新登录以应用这些更改。

注意：nofile 指的是每个用户进程可以打开的文件数。

调整内核参数

几乎所有内核模块，包括内核核心模块和驱动程序，都在/proc/sys目录下提供了某些配置文件以供用户调整模块的属性和行为。通常一个配置文件对应一个内核参数，文件名就是参数的名字，文件内容就是参数的值。我们可通过命令sysctl -a查看所有这些内核参数，我们只讨论其中与网络编程关系较为紧密的内核参数。

`/proc/sys/fs` 目录下的文件

/proc/sys/fs 目录下的内核参数都与文件系统相关，对服务器程序来说，有以下重要参数：

/proc/sys/fd/file-max：系统级文件描述符数限制，修改它是临时性修改，与以上所述临时修改系统级文件描述符数的限制效果相同。一般修改完该文件后，需要把/proc/sys/fd/inode-max设置为新/proc/sys/fd/file-max值的3~4倍，否则可能导致i节点数不够用。
/proc/sys/fd/epoll/max_user_watches：一个用户能够往epoll内核事件表中注册的事件总量。它是某用户打开的所有epoll实例总共能监听的事件数目，而不是单个epoll实例能监听的事件数目。往epoll内核事件表中注册一个事件，在32位系统上大概消耗90字节的内核空间，在64位系统上则消耗160字节的内核空间。这个内核参数限制了epoll使用的内核内存总量。

`/proc/sys/net` 目录下的文件

内核中网络模块的相关参数都位于/proc/sys/net目录下，其中和TCP/IP协议相关的参数主要位于以下3个子目录中：core、ipv4、ipv6，以下是和服务器性能相关的部分参数：

/proc/sys/net/core/somaxconn：指定listen函数监听队列里，能建立完整连接从而进入ESTABLISHED状态的socket的最大数目。
/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog：指定listen函数监听队列里，能够转移至ESTABLISHED或SYN_RCVD状态的socket的最大数目。
/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem：它包含3个值，分别指定一个socket的TCP写缓冲区的最小值、默认值、最大值。
/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem：它包含3个值，分别指定一个socket的TCP读缓冲区的最小值、默认值、最大值。
/proc/sys/net/ipv4/tcp_syncookies：指定是否打开TCP同步标签（syncookie），同步标签通过启动cookie来防止一个监听socket因不停地重复接收来自同一个地址的连接请求（同步报文段），而导致listen函数监听队列溢出（所谓的SYN风暴）。

除了通过直接修改文件的方式来修改这些系统参数外，我们也可使用sysctl命令来修改它们，这两种修改方式都是临时的，永久的修改方法是在/etc/sysctl.conf文件中加入相应网络参数及其数值，并执行sysctl -p使之生效。

gdb 调试

以下讨论如何使用gdb来调试多进程和多线程程序：

GDB（GNU Debugger）是一个强大的调试工具，主要用于调试C、C++和Fortran等编程语言的程序。它允许开发者执行程序的逐步执行、设置断点、检查变量值、修改内存内容等，从而帮助定位和修复程序中的错误。

用 gdb 调试多进程程序

如果一个进程通过fork系统调用创建了子进程，gdb会继续调试原来的进程，子进程则正常运行，以下方式可调试子进程：

单独调试子进程：子进程本质上来说也是一个进程，因此我们可通过通用的 gdb 调试方法来调试它，例如，我们可先运行服务器，然后找到子进程的 PID，再将其附加（attach）到gdb调试器上；
使用调试器选项follow-fork-mode：gdb 调试器的选项follow-fork-mode 允许我们选择程序在执行fork系统调用后是继续调试父进程还是调试子进程，其用法如下：

(gdb) set follow-fork-mode mode

mode的可选值是parent和child，分别表示调试父进程和子进程

用 gdb 调试多线程程序

gdb 有一组命令可辅助多线程程序的调试

一个关于调试进程池和线程池程序的不错的方法是，将池中的进程或线程个数减少至1，以观察程序的逻辑是否正确，然后逐步增加进程或线程数量，以调试进程或线程的同步是否正确。

压力测试

压力测试程序有很多种实现方式，如 I/O 复用方式、多线程（进程）并发编程方式，以及这些方式的结合使用，但单纯的 I/O 复用方式的施压程度是最高的，因为线程和进程的调度本身也要占用一定CPU时间。

参考

Linux高性能服务器编程学习笔记第十六章服务器调制、调试和测试_socket buffer最大值 wmem-CSDN博客