抓包查看 Golang 下 HTTP 连接池

使用 HTTP 连接池有诸多好处，在高频访问网站时，复用 TCP 连接可以节省资源，加速请求。

前两天同事分享了相关内容，本文章就当时 Leader 提出的问题进行验证。

Q：接口请求耗时 100ms，连接池里有 10 个连接，使用 HTTP 连接池一秒钟能有多少次请求？

TCP 短连接与长连接

这里有一个 Python 的简单示例，正常请求服务，每次请求后会断开 TCP 连接，而使用 Session 创建的长连接则会在与远端通信时复用 TCP 连接。

import requests


def stand_alone():

    for i in range(3):
        r = requests.get("http://192.168.3.111:8081/")
        print(r.status_code)


def using_session():

    s = requests.Session()

    for i in range(3):
        r = s.get('http://192.168.3.111:8081/')
        print(r.status_code)


if __name__ == "__main__":

    # stand_alone()

    using_session()

短连接

观察 Wireshark 抓包数据，最左侧的框线选择的就是一次 TCP 请求的起止，另外数据中的 [SYN] 表示 TCP 握手请求，也有助于判断三次请求共三个 TCP 连接过程。

长连接

使用长连接建立一次 TCP 请求后，三次 HTTP 请求使用同一连接。

粗略的计算可知短连接请求三次网站数据耗时 1.24s，使用长连接只需 0.83s，节省了三分之一的时间，请求量的增加，将更加明显。

HTTP 连接池

以上通过 Python 示例，直观了解到短连接和长连接在网络传输的不同。

HTTP 连接池即基于长连接构建。

Golang 使用连接池

在 Golang 中，借助 http.Client 可以实现相同的效果。

req-client.go

package main

import (
  "io/ioutil"
  "fmt"
  "net/http"
  "time"
  "io"
)

var c = &http.Client{Timeout: time.Duration(3) * time.Second}

func makeRequest() {
    resp, err := c.Get("http://192.168.3.111:8081/")
    if err != nil {
        fmt.Printf("Error %s", err)
        return
    }
    defer resp.Body.Close()

    _, err = io.Copy(ioutil.Discard, resp.Body)
    fmt.Printf("status_code: %d\n", resp.StatusCode)
}

func main() {
  for i:=0; i<3; i++ {
    makeRequest()
  }
}

按照预期，请求复用了 TCP 连接

进一步观察图中 HTTP 请求，单次请求从 GET 发起请求到服务回复 200OK 正好间隔约 100ms

对于文章顶部的问题，似乎可以得出结论，在与服务器的 TCP 连接建立后，通过连接池访问网站，一秒钟能够请求 10 次。

协程请求试试

以上方式得出一个“结论”，但如果结合协程来看，又一个问题出现了—— “如果开多个协程请求，那么协程间复用同一个 TCP 连接还是自己用自己的呢？”

带着问题进行验证，以下是协程请求的代码

req-client-go.go

package main

import (
  "sync"
  "io/ioutil"
  "fmt"
  "net/http"
  "time"
  "io"
)

var c = http.Client{Timeout: time.Duration(3) * time.Second}

func makeRequest(wg *sync.WaitGroup) {
    resp, err := c.Get("http://192.168.3.111:8081/")
    if err != nil {
        fmt.Printf("Error %s", err)
        return
    }
    defer resp.Body.Close()

    _, err = io.Copy(ioutil.Discard, resp.Body)

    fmt.Printf("status_code: %d\n", resp.StatusCode)
    defer wg.Done()
}

func main() {
  var wg sync.WaitGroup

  for i:=0;i<3;i++ {
    wg.Add(1)
    go makeRequest(&wg)
  }

  wg.Wait()
}

从请求结果看，每个协程在使用 HTTP 连接池的时候，连接池都创建了一条 TCP 连接。

跟之前的效果相同，使用 for 循环没开协程请求的例子，main 也只是使用了一个 TCP 连接。

那么，应该有什么参数能控制 HTTP 连接池的最大创建连接数量

参数初探

携带参数的初始化

var c = &http.Client{
    Timeout: time.Duration(10) * time.Second,
    Transport: &http.Transport{
        Proxy:                 http.ProxyFromEnvironment,
        MaxIdleConns:          100, // 最大的空闲链接，设置为0 不限制
        MaxIdleConnsPerHost:   10,  // 单个 Host 最大的空闲链接，设置为 0 为 DefaultMaxIdleConnsPerHost
        MaxConnsPerHost:       2,   // 单个 Host 最大的链接限制，设置为 0 不限制
        IdleConnTimeout:       90 * time.Second,
        TLSHandshakeTimeout:   10 * time.Second,
        ExpectContinueTimeout: 1 * time.Second,
    },
}

根据配置说明，当 MaxConnsPerHost 设置为 2 的时候，如果使用协程请求，那么相同的 IP+Port 只会创建两个 TCP 连接。

再次并发请求服务，只创建了两个 TCP 连接，符合预期。

在其中一个 TCP 连接上 “右键 - Follow - TCP Stream” 可以更为直观的查看到这个 TCP 连接包含两个 HTTP 请求。

结论更新

当不使用协程请求时，一秒钟可以发起 10 次请求。 当使用协程并发请求，一秒钟可以发起 100 次请求。

借助这个问题逐步的验证，可以直观了解到 HTTP 连接池的用处，以及在 Golang 中使用连接池的行为，小有收获。

另外，在 Golang 中要用好连接池，还需要对各项参数有更多的了解，本次的学习就先到这里。

参考