php巧用TCP长连接优化

一、面向人群
如果你的站点架构满足以下几点，那么本文的优化方案会非常适合你：
1）使用php等脚本语言作为开发语言
2）需要连接后端服务，例如RPC服务、memcache或redis等
3）流量非常大

二、解决的问题

常见的web架构如上：
1）最前端是APP或者web页面
2）服务器上层是web-server进行接入
3）php脚本语言调用后端数据，完成业务逻辑，拼接页面
4）最后端是服务、缓存、数据库
我们都知道，php是一种脚本语言，不像C++/Java那样进程能够常驻，所以它连接后端的服务都是使用短连接：

上图是一种典型场景，站点php部署在机器A上，缓存memcache部署在机器B上，之间通过短连接通信，过程为：
1）php建立tcp短连接
2）按照memcache协议发送数据
3）接收memcache返回的数据
4）php关闭tcp短连接
在站点流量小时，上述过程没有任何问题，当站点流量非常大，QPS很高的情况下，php对memcache的tcp建立+关闭tcp短连接的开销便不能忽略了，有可能成为性能的瓶颈，如何进行优化是本文即将讨论的核心。

三、UNIX Domain Socket技术介绍
话锋一转，先一起来看看UNIX Domain Socket技术。
UNIX Domain Socket是一种进程间IPC通讯机制，它不需要经过网络协议栈，不需要打包拆包、计算校验和、维护序号和应答等，只是将应用层数据从一个进程拷贝到另一个进程。它可以用于同一台主机上两个没有亲缘关系的进程，并且是全双工的，提供可靠消息传递（消息不丢失、不重复、不错乱）的IPC机制。

四、优化方案
可以看到，UNIX Domain Socket的效率会远高于tcp短连接，但它只能用于同一台主机间的进程通讯，而我们的php应用和后端服务往往是部署在不同的机器上的，此时我们能否利用它来进行优化呢，答案是肯定的。

优化后的简易架构图如上，我们在php应用服务器上部署一个local-proxy，php与local-proxy之间使用UNIX Domain Socket来通讯，而local-proxy与后端服务进行TCP长连接通讯，这样就大大提升了通讯效率，免除了每次请求都要进行的建立+关闭tcp短连接的开销。

五、local-proxy要点
要实现上述优化方案，local-proxy是实现要点，在实现local-proxy时，有这么几点需要注意
1）协议设计：local-proxy本身没有任何业务逻辑，只负责请求转发，上游发送过来memcache协议，透传给后端的memchace，这样的话，上游客户端不需要进行任何代码的修改
2）通讯方式：如上文所述，local-proxy与上游使用UNIX Domain Socket进行通讯，与下游使用tcp长连接进行通信
3）高效框架：这种方案是为了解决tcp短连接的效率损耗，这样对local-proxy的效率要求就非常高，可以选用成熟高效的网络框架（例如libevent）和tcp长连接连接池技术来实现
4）请求映射：需要将上游发过来的请求与发往下游的请求一一映射起来，这样才能正确的对应上请求包与响应包

六、具体应用
优酷内部的Memcached Agent项目已经应用了这种方案。