Go 如何利用 Linux 内核的负载均衡能力_Golang

Go 如何利用 Linux 内核的负载均衡能力

在测试 HTTP 服务时，如果该进程我们忘记关闭，而重新尝试启动一个新的服务进程，那么将会遇到类似以下的错误信息：

这是由于默认情况下，操作系统不允许我们打开具有相同源地址和端口的套接字 socket。但如果我们想开启多个服务进程去监听同一个端口，这可以吗?如果可以，这又能给我们带来什么?

socket 编程是每位程序员都应该掌握的基础知识。因此，大家应该知道，socket 连接通过五元组唯一标识。任意两条连接，它的五元组不能完全相同。

protocol 指的是传输层 TCP/UDP 协议，它在 socket 被创建时就已经确定。src addr/port 与 dest addr/port 分别标识着请求方与服务方的地址信息。

因此，只要请求方的 dest addr/port 信息不相同，那么服务方即使是同样的 src addr/port ，它仍然可以标识唯一的 socket 连接。

基于这个理论基础，那实际上，我们可以在同一个网络主机复用相同的 IP 地址和端口号。

为了满足复用端口的需求，Linux 3.9 内核引入了 SO_REUSEPORT选项(实际在此之前有一个类似的选项 SO_REUSEADDR，但它没有做到真正的端口复用，详细可见参考链接1)。

SO_REUSEPORT 支持多个进程或者线程绑定到同一端口，用于提高服务器程序的性能。它的特性包含以下几点：

有了 SO_RESUEPORT 后，每个进程可以 bind 相同的地址和端口，各自是独立平等的。

让多进程监听同一个端口，各个进程中 accept socket fd 不一样，有新连接建立时，内核只会调度一个进程来 accept，并且保证调度的均衡性。

其工作示意图如下

Go 如何利用 Linux 内核的负载均衡能力

有了 SO_REUSEADDR 的支持，我们不仅可以创建多个具有相同 IP:PORT 的套接字能力，而且我们还得到了一种内核模式下的负载均衡能力。

Linux 经典的设计哲学：一切皆文件。当然，socket 也不例外，它也是一种文件。

如果我们想在 Go 程序中，利用上 linux 的 SO_REUSEPORT 选项，那就需要有修改内核 socket 连接选项的接口，而这可以依赖于 golang.org/x/sys/unix 库来实现，具体就在以下这个方法。

因此，一个持有 SO_REUSEPORT 特性的完整 Go 服务代码如下

package main
import (
"context"
"fmt"
"net"
"net/http"
"os"
"syscall"
"golang.org/x/sys/unix"
)
var lc = net.ListenConfig{
Control: func(network, address string, c syscall.RawConn) error {
var opErr error
if err := c.Control(func(fd uintptr) {
opErr = unix.SetsockoptInt(int(fd), unix.SOL_SOCKET, unix.SO_REUSEPORT, 1)
}); err != nil {
return err
}
return opErr
},
}
func main() {
pid := os.Getpid()
l, err := lc.Listen(context.Background(), "tcp", "127.0.0.1:8000")
if err != nil {
panic(err)
}
server := &http.Server{}
http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
w.WriteHeader(http.StatusOK)
fmt.Fprintf(w, "Client [%s] Received msg from Server PID: [%d] \n", r.RemoteAddr, pid)
})
fmt.Printf("Server with PID: [%d] is running \n", pid)
_ = server.Serve(l)
}