linux tcp socket 请求队列大小参数 backlog 简介

偏执的太偏执、 2021-08-31 17:55 635阅读 0赞

### 底层 ###

backlog参数主要用于底层方法`int listen(int sockfd, int backlog)`， 在解释backlog参数之前，我们先了解下tcp在内核的请求过程，其实就是tcp的三次握手：

![format_png][]

1、client发送SYN到server，将状态修改为SYN\_SEND，如果server收到请求，则将状态修改为SYN\_RCVD，并把该请求放到syns queue队列中。  
2、server回复SYN+ACK给client，如果client收到请求，则将状态修改为ESTABLISHED，并发送ACK给server。  
3、server收到ACK，将状态修改为ESTABLISHED，并把该请求从syns queue中放到accept queue。

在linux系统内核中维护了两个队列：syns queue和accept queue

**syns queue**  
用于保存半连接状态的请求，其大小通过/proc/sys/net/ipv4/tcp\_max\_syn\_backlog指定，一般默认值是512，不过这个设置有效的前提是系统的syncookies功能被禁用。互联网常见的TCP SYN FLOOD恶意DOS攻击方式就是建立大量的半连接状态的请求，然后丢弃，导致syns queue不能保存其它正常的请求。

**accept queue**  
用于保存全连接状态的请求，其大小通过/proc/sys/net/core/somaxconn指定，在使用listen函数时，内核会根据传入的backlog参数与系统参数somaxconn，取二者的较小值。

如果accpet queue队列满了，server将发送一个ECONNREFUSED错误信息Connection refused到client。

### 应用层 ###

在netty实现中，backlog默认通过NetUtil.SOMAXCONN指定。

![format_png 1][]

当然也可以通过option方法自定义backlog的大小。

![format_png 2][]

### backlog设置注意点 ###

前面已经提到过，内核会根据somaxconn和backlog的较小值设置accept queue的大小，如果想扩大accept queue的大小，必须要同时调整这两个参数。

====================================

# backlog参数的含义 #

TCP建立连接是要进行三次握手，但是否完成三次握手后，服务器就处理（accept）呢？

backlog其实是一个连接队列，在Linux内核2.2之前，backlog大小包括**半连接状态**和**全连接状态**两种队列大小。

*  半连接状态为：服务器处于Listen状态时收到客户端SYN报文时放入半连接队列中，即SYN queue（服务器端口状态为：SYN\_RCVD）。
 *  全连接状态为：TCP的连接状态从服务器（SYN+ACK）响应客户端后，到客户端的ACK报文到达服务器之前，则一直保留在半连接状态中；当服务器接收到客户端的ACK报文后，该条目将从半连接队列搬到全连接队列尾部，即 accept queue （服务器端口状态为：ESTABLISHED）。

在Linux内核2.2之后，分离为两个backlog来分别限制半连接（SYN\_RCVD状态）队列大小和全连接（ESTABLISHED状态）队列大小。

*  SYN queue 队列长度由 /proc/sys/net/ipv4/tcp\_max\_syn\_backlog 指定，默认为2048。
 *  Accept queue 队列长度由 /proc/sys/net/core/somaxconn 和使用listen函数时传入的参数，二者取最小值。默认为128。在Linux内核2.4.25之前，是写死在代码常量 SOMAXCONN ，在Linux内核2.4.25之后，在配置文件 /proc/sys/net/core/somaxconn 中直接修改，或者在 /etc/sysctl.conf 中配置 net.core.somaxconn = 128 。

两个队列在连接过程中所处的位置如下图所示：

![format_png 3][]

tcp\_backlog.png

# 如何查看监听状态 #

![format_png 4][]

## Recv-Q & Send-Q ##

先看下man netstat中的说明：

*  Recv-Q：The count of bytes not copied by the user program connected to this socket.
 *  Send-Q：The count of bytes not acknowledged by the remote host.

这里有一篇关于这两个队列的分析文章，[https://www.cnblogs.com/leezhxing/p/5329786.html][https_www.cnblogs.com_leezhxing_p_5329786.html]，结论是这样，要区分LISTEN状态和其他状态：

*  LISTEN 状态: Recv-Q 表示的当前等待服务端调用 accept 完成三次握手的 listen backlog 数值，也就是说，当客户端通过 connect() 去连接正在 listen() 的服务端时，这些连接会一直处于这个 queue 里面直到被服务端 accept()；Send-Q 表示的则是最大的 listen backlog 数值，这就就是上面提到的 min(backlog, somaxconn) 的值。
 *  其余状态: 非 LISTEN 状态之前理解的没有问题。Recv-Q 表示 receive queue 中的 bytes 数量；Send-Q 表示 send queue 中的 bytes 数值。

在我的机器上做了下验证

*  操作系统

$ uname -a
    Linux ubuntu 3.11.0-15-generic #25~precise1-Ubuntu SMP Thu Jan 30 17:39:31 UTC 2014 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

在8888这个端口启动一个监听程序, 程序中不accept

*  netstat命令查看

$ netstat -apn |grep 8888
    tcp        0      0 127.0.0.1:8888          0.0.0.0:*               LISTEN      5399/thundering_her

*  打开两个telnet连接

telnet 127.0.0.1 8888

*  ss命令查看

$ ss -l |grep 8888
    LISTEN      2      50                                       127.0.0.1:8888                                              *:*

Send-Q为2，Recv-Q为listen中设置的值

**结论**：  
两个命令中Send-Q和Recv-Q的含义是不同的，

*  netstat中应该是man里面说明的含义
 *  ss中才是上面文章中的结论：
    
    1.  Recv-Q 表示的当前等待服务端调用 accept 完成三次握手的 listen backlog 数值；
    2.  Send-Q 表示min(backlog, somaxconn)

[format_png]: /images/20210728/80f146498dde4e3083b77e0525210987.png
[format_png 1]: /images/20210728/956fd4fcaf534523b4379b7aa9036470.png
[format_png 2]: /images/20210728/d053a36a32ff42259f5065a5e9e3e1e6.png
[format_png 3]: /images/20210728/d3c9db449a3e42d7b1a5d143e572dd94.png
[format_png 4]: /images/20210728/003dfd1b40f9471eaae1da0bc32fac3f.png
[https_www.cnblogs.com_leezhxing_p_5329786.html]: https://link.jianshu.com/?t=https%3A%2F%2Fwww.cnblogs.com%2Fleezhxing%2Fp%2F5329786.html