c++多线程实现反向代理 QPS 达到 Haproxy/Nginx 的 3 倍

NiubiX.

实验性项目，NiubiX 只提供反向代理功能，大家轻拍有不好的地方可以留言或提 issue/pr. 觉得好就点个 star ，我会持续完善它

与 Nginx/Haproxy 对比测试

Linux 5.19.0-1030-gcp #32~22.04.1-Ubuntu
Instacne 1 GCP cloud VM, 2 cores, 4GB RAM 10.146.0.2 (nginx,haproxy, niubix run at here)
Instacne 2 GCP cloud VM, 2 cores, 4GB RAM 10.146.0.3 (backend, wrk run at here)

nginx version config

nginx version: nginx/1.18.0 (Ubuntu)

server {
    listen       8082 reuseport;
    server_name  localhost;

    access_log  off;
    error_log off;

    location / {
        proxy_pass http://10.146.0.3:8080;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    }
}

root         516       1  0 Aug24 ?        00:00:00 nginx: master process /usr/sbin/nginx -g daemon on; master_process on;
www-data  417322     516  0 12:13 ?        00:00:06 nginx: worker process
www-data  417323     516  0 12:13 ?        00:00:08 nginx: worker process

haproxy version config

HAProxy version 2.4.22-0ubuntu0.22.04.2 2023/08/14

listen niubix
    bind 0.0.0.0:8083
    mode http
    option forwardfor
    server s1 10.146.0.3:8080

ps -eLf | grep haproxy
root      449421       1  449421  0    1 15:11 ?        00:00:00 /usr/sbin/haproxy -Ws -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -p /run/haproxy.pid -S /run/haproxy-master.sock
haproxy   449423  449421  449423  0    2 15:11 ?        00:00:05 /usr/sbin/haproxy -Ws -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -p /run/haproxy.pid -S /run/haproxy-master.sock
haproxy   449423  449421  449429  0    2 15:11 ?        00:00:05 /usr/sbin/haproxy -Ws -f /etc/haproxy/haproxy.cfg -p /run/haproxy.pid -S /run/haproxy-master.sock

单独测试后端程序处理能力, 确保不存在吞吐量瓶颈

run at 10.146.0.2

wrk -t 2 -c 100 -d 10s  http://10.146.0.3:8080/xxx
Running 10s test @ http://10.146.0.3:8080/xxx
  2 threads and 100 connections
  Thread Stats   Avg      Stdev     Max   +/- Stdev
    Latency   520.95us  203.98us   4.09ms   68.03%
    Req/Sec    59.25k     2.68k   63.62k    52.50%
  1179133 requests in 10.00s, 173.17MB read
Requests/sec: 117888.45
Transfer/sec:     17.31MB

为了数据真实性，我只取了 1 次测试结果，连续对 3 个服务测试截图

对于 nginx 的数据声明一下：只有偶尔能跑到 1.7w 的 qps ，如果 proxy_pass http://10.146.0.3:8080; 换到 127.0.0.1:8080 ，qps 能到 9000 qps ，至于局域网内为什么这么低通过 strace 也没看到异常，而且 cpu 也通跑满，不知道它在干嘛

tcpdump tcp port 8080 抓包查看 niubix 实际数据，包含 X-Real-IP, XFF ，并且响应在微秒级

目前具备功能：

master/worker 模式，worker 采用多线程，支持配置优雅的 Reload(像 nginx 一样)，master 还是守护进程，当 worker 进程异常会马上 fork 一个新的
只支持 Linux （将来也不准备跨平台）
主体逻辑无锁，简单高效，可靠
优雅的 acceptor/connector ，高效实现异步监听+连接

测试声明

niubix 仅提供反向代理功能
niubix 支持 X-Real-IP, X-Forwarded-For, 其他 Header 并没有解析
http parser 只是简单的解析, 并没有完全实现
只是初步测试, 并没有做冒烟测试和稳定性测试以及多条件下复杂测试
niubix 均衡策略使用的是 roundrobin(别的也还没实现呢), nginx/haproxy 也是一样的策略
backend 测试程序 code
niubix 不解析 response 内容
功能逐步完善中, 基本框架是过硬的, 我相信这是一个好的开始

接下来开发计划

Better HTTP parser
TCP protocol + Proxy Protocol
Https