Mars在移动网络的探索和实践

Mars这个名字来自于电影《火星救援》，它是一个结合移动 App 所设计的基于 socket 层的解决方案，在网络调优方面有着更好的可控性。微信高级工程师闫国跃将从四个方面为我们介绍微信开源的终端跨平台组件——Mars。

移动网络概述

丢包和误码

在进行网络请求的时候，延迟到一定程度就是失败，而影响延迟的两个主要因素就是IP层的丢包和误码。

无线网络的丢包率比有线网络要高，在白天使用的移动设备较多，丢包率更为严重。

而无线网络的误码率已经严重到和有线网络不在同一个层级了。

核心网络架构

核心网络架构图主要包括四部分延迟：

控制面延迟用于控制网络资源，一般耗时0-100毫秒；

用户面延迟是指手机数据发送到基站的耗时，大约为5毫秒；

核心网络延迟也就是运营商内部的延迟，大概是30-100毫秒；

互联网路由延迟不确定。

特别需要注意的是控制面延迟，最多可达100毫秒，最少是0毫秒。

RRC

在使用移动网络的情况下，长时间不收发数据将会进入空闲态。处于空闲态时只能监听来自网络的控制信号，客户端没有无线电资源。

要想收发数据，必须先从空闲态进入连接态，这期间的耗时就是控制面延迟，大概需要100毫秒。

移动网络特点

由于环境电波，用户到基站的距离远，导致误码率高。

因为手机信号问题、用户多、误码率高，致使丢包率高。

丢包和误码就需要重试，造成延迟不稳定。

基站距离和用户数量也会使带宽不稳定。

移动网络优化

连接之前

用域名提供服务避免不了DNS解析，但目前业界DNS有不少缺点，比较常见的就是域名劫持、解析转发和更新缓慢。

域名劫持就是请求一个域名，它返回了一个错误的IP。

解析转发常见于比较小的运营商，因为他们不一定有自己的DNS解析服务器。当进行一个DNS解析请求的时候，它会把请求转发到有DNS解析服务器的大运营商，这时初步IP已经发生改变，解析到的IP不是原来的IP了。

因为要有TTL的生存时间，所以更新比较缓慢。

微信有一个“NEW DNS”的概念，和HTTP DNS有同样的功能。

复合连接

如果用一个IP端口直接进行连接，连不上服务器就当作连接失败，未免有些粗暴。所以一般我们会采用并行连接和串行连接。

并行连接是同时用多个端口进行连接。它能较快找到可用的IP，但是对服务器的负载较高，网络资源竞争大。

串行连接是一次连接失败后再换个IP尝试进行下一次连接。它的优点是没有服务器的负载问题，但是要花很长时间才能找到可用IP。

结合这两种方式的优点，我们使用了复合连接。它的连接成功率提升了5%，能更快地找到可用链路和IP轮转。

Nagle

网络协议栈主要分为应用层、传输层、网络层以及量入层。

当发送方产生数据比较慢或接收方处理数据慢的时候，就会导致真正能发送的数据很少，但会带来很多头部，我们称之为“糊涂窗口综合症”。

针对这个问题提出了Nagle算法。如果发送请求达到一个mss的话，它会允许发送；当发送请求要结束这个连接的时候，也会允许发送。

除此之外超时才能发送，应用发送小数据最极端的情况可能要被延迟200毫秒，设置nodelay发送小数据才是比较推荐做的。

发送超时

首包超时

首包超时是从发出请求到收到第一个回包的最大耗时。

根据发送的包的大小计算出最慢耗时，第二部分就是服务器收到请求并处理的耗时，还要考虑并发量。

读写超时

读写超时可以定义为从发出第一个请求到收到完整回包的最长等待时间，所以还要加上回包发送的时间。

动态超时

根据最近历史任务的完成情况估算值替换之前的最大值。

接收

循环接收的buffer不要太小，业务处理线程和网络线程进行分离。

长连接

长连接的优点就是消息及时，省电省流量，提高发送速度。

技术方案

应用特点

随时启动与终止；

并发少状态多；

尽量少的资源尽量快的网络。

方案选择

基础库：不重复造轮子，要设配各个接口不同的平台。

线程模型：多线程可以并发或并行提高效率，但容易造成死锁，析构时序异常；而消息队列的时序清晰编程简单，但是串行运行导致效率略低。

跟进问题

Crash依赖各个平台自己的实现去捕捉相应crash。

通过查看用户日志，或看review代码去解决bug。

其它难解决的网络问题只能使用tcpdump了。

Benchmark

测试网络敏感度。初始设置100%loss网络参数，分别在不同的时间后，恢复为正常网络，观察Mars和AFNetworking的表现。

每种时间段进行3次测试，记录完成时间的差值，正数表明Mars先完成CGI，负数表明竞品先完成。

测试结果说明Mars更占优势。

在android平台上，使用同样的测试方法， Mars和OKHttp对比，结果同样是Mars占优势。

在弱网络环境下的表现依然是Mars更好。

如何快速接入

Xlog是高可靠性高性能的运行期日志组件。

STN是信令分发网络模块，也是Mars最主要的部分。

第一步，了解：阅读wiki，运行demo。

第二步，定制：扩展协议，重新编制。

第三步，接入：接入项目，后台联调。

未来规划

这个运维模式可能响应速度和迭代效率没那么快，但基本可以保证内部和外部使用的是同一套代码，而且外部所有代码都是经过微信用户验证过的。

我们现在要实现有日志提供加密默认，长连接支持http、socks5代理，Windows平台支持。

以上是我今天分享的内容，感谢聆听！