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socket

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socket

流程理解

ServerClientcreatebindlistencreateconnectacceptwritereadwritereadclosecloseServerClient

create

创建一个用于监听的socket，这个socket不负责连接建立后的数据交互，只负责端口的监听

bind

为socket关联地址和端口，可以不使用；

listen

为端口连接创建了一个队列，当系统检测到带端口有连接请求（3次握手后）时，将该请求放入队列

accept

开始准备接受连接conn, addr = socket.accept()
accept就是不断轮训着去队列中取出连接并建立真正的连接，此时listen继续去监听端口

accept就是不断轮训着去队列中取出连接并建立真正的连接，此时listen继续去监听端口

accept()返回的socket描述符的端口和listen描述符端口是一样的吗？

一样

  • 一个socket是由一个五元组来唯一标示的，即(协议，server_ip, server_port, client_ip, client_port)。
  • 只要该五元组中任何一个值不同，则其代表的socket就不同。
    (忽略协议的区别，在同一协议的基础上)服务器端的listen socket的端口可以看成(server_ip, server_port, *, *),其中*是通配符，它跟任何一个client_ip, client_port值都不同，可以简单看成是（0,0）对，当然实现不是这样的。这样在服务器端accept之后，返回的连接socket的四元组就是(server_ip, server_port, client_ip, client_port)，这里的client_ip，client_port因连接的客户端的不同而不同。
    所以accept返回的socket和listen socket是不同的
    不同之处就在于四元组中的客户端ip和port，而服务器端的server_ip和server_port还是相同的，也就是accpet()函数返回的新的socket描述符的端口和listen端口是一样的。可以使用getsockname()函数来查看它们之间的不同。

accept是又产生一个Socket端口吗?

如果一个程序创建了一个socket，并让其监听80端口，其实是向TCP/IP协议栈声明了其对80端口的占有。以后，所有目标是80端口的TCP数据包都会转发给该程序（这里的程序，因为使用的是Socket编程接口，所以首先由Socket层来处理）。所谓accept函数，其实抽象的是TCP的连接建立过程。accept函数返回的新socket其实指代的是本次创建的连接，而一个连接是包括两部分信息的，一个是源IP和源端口，另一个是宿IP和宿端口。所以，accept可以产生多个不同的socket，而这些socket里包含的宿IP和宿端口是不变的，变化的只是源IP和源端口。这样的话，这些socket宿端口就可以都是80，而Socket层还是能根据源/宿对来准确地分辨出IP包和socket的归属关系，从而完成对TCP/IP协议的操作封装！

单机最大的TCP连接数及其修改

一个误解: 单个服务器程序可承受最大连接数“理论”上是“65535”

65535这个数字的由来，很多人想当然地将它与port最大值联系起来。的确，TCP的端口数，最大值确实为65535，但最大连接数即accept数，与端口号无关；

单机最大TCP连接数由以下介个参数共同决定：

  1. 最大TCP连接数
    可通过配置表等配置，默认为16M

  2. 最大动态端口数
    MaxUserPort

TCP客户端和服务器连接时，客户端必须分配一个动态端口，默认情况下这个动态端口的分配范围为 1024-5000；

可通过配置表等配置；

  1. 最大PCB数
    MaxFreeTcbs

系统为每个TCP 连接分配一个TCP 控制块(TCP control block or TCB)，这个控制块用于缓存TCP连接的一些参数，每个TCB需要分配 0.5 KB的pagepool 和 0.5KB 的Non-pagepool，也就说，每个TCP连接会占用 1KB 的系统内存

  1. 最大TCN Hash Table数
    MaxHashTableSize

TCB 是通过Hash table 来管理的
这个值指明分配 pagepool 内存的数量，也就是说，如果MaxFreeTcbs = 1000 , 则 pagepool 的内存数量为 500KB
那么 MaxHashTableSize 应大于 500 才行。这个数量越大，则Hash table 的冗余度就越高，每次分配和查找 TCP 连接用时就越少。这个值必须是2的幂，且最大为65536.

  1. 网络包大小以及内存消耗等

实例

  • 单个连接消耗内存

默认大小都是87K和16K, 最低是4K和4K, 最高是2M,2M, 实际使用默认值最低也要保留8K,8K.

1
2
/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem #for read
/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem #for write
  • 逻辑IO缓冲区
    就是比如你监听了recv事件 事件来了 你要有内存可用(一般都是socket建立起就分配好,断开才会释放的).
    这个内存是自己写socket程序时候自己控制的, 最低也要4K,4K, 实际使用8K,8K至少.

现在设定一个优化方案和使用场景, 首先假设4G内存全部为空闲(系统和其他进程也要内存的…

  1. 假如网络包的大小都可以控制在4K以下, 假设所有连接的网络都不会拥堵, 或者拥堵时候的总量在4K以下:
    一个连接的内存消耗是4+4+4+4=16K
    4G/16K=26.2万并发

  2. 假如网络包的大小都可以控制在8K以下, 假设所有连接的网络都不会拥堵, 或者拥堵时候的总量在8K以下
    一个socket的内存占用介于 24K ~ 32K之间, 保守的按照32K算
    4G/32K=13.1万并发, 这个在生产环境作为一个纯网络层面的内存消耗, 是可以作为参考的.

  3. 假如使用默认配置, 假如所有连接的网络都出现严重拥堵, 不考虑逻辑上的发送队列的占用,
    使用默认配置是2M+2M+8+8 ~= 4M
    4G/4M=1024并发

  4. 如果考虑到发送队列也拥堵的话 自己脑补.
    如果只是为了跑分 为了并发而优化, 没有常驻的逻辑缓冲区 并且socket的网络吞吐量很小并且负载平滑, 把socket buffer size设置系统最低.
    那么是
    4G/8K = 52.4万并发 这个应该是极限值了.