Socket全连接、半连接队列与Listen函数的Backlog参数深度解析

发布时间:2023年12月17日

当涉及到网络编程和Socket通信时,理解全连接队列和半连接队列是至关重要的。它们是操作系统中用于管理传入连接请求的两个关键概念,而listen()函数中的backlog参数则直接涉及到这两个队列的调节和管理。

全连接队列和半连接队列

全连接队列(Completed Connection Queue)

全连接队列也被称为已完成连接队列,用于存储已经建立好三次握手的连接。当服务器通过accept()函数接受了客户端的连接请求后,该连接会在全连接队列中等待被服务器进程处理。

半连接队列(Half-Open Connection Queue)

半连接队列也称为未完成连接队列,用于存储那些已经收到客户端连接请求并发送了 SYN+ACK 响应,但服务器还没有执行完全的三次握手建立连接的请求。这些连接处于半开放状态,等待服务器进程继续完成连接建立。

listen()函数中的backlog参数

listen()函数中的backlog参数指定了服务器正在处理的连接队列的最大长度,即全连接队列的长度。这个参数影响着服务器能够同时处理的等待连接的数量。

backlog 的值含义从来就没有被严格定义过。原先 Linux 实现中,backlog 参数定义了该套接字对应的未完成连接队列的最大长度 (pending connections)。如果一个连接到达时,该队列已满,客户端将会接收一个 ECONNREFUSED 的错误信息,如果支持重传,该请求可能会被忽略,之后会进行一次重传。

从 Linux 2.2 开始,backlog 的参数内核有了新的语义,它现在定义的是已完成连接队列的最大长度,表示的是已建立的连接(established connection),正在等待被接收(accept 调用返回),而不是原先的未完成队列的最大长度。现在,未完成队列的最大长度值可以通过 /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog 完成修改,默认值为 128。

至于已完成连接队列,如果声明的 backlog 参数比 /proc/sys/net/core/somaxconn 的参数要大,那么就会使用我们声明的那个值。实际上,这个默认的值为 128。注意在 Linux 2.4.25 之前,这个值是不可以修改的一个固定值,大小也是 128。

设计良好的程序,在 128 固定值的情况下也是可以支持成千上万的并发连接的,这取决于 I/O 分发的效率,以及多线程程序的设计。在后面的性能篇里,我们的目标就是设计这样的程序。

作用和影响

  1. 连接队列长度限制backlog参数限制了等待处理连接的数量,超过这个数量的连接请求可能被拒绝。

  2. 性能调节:选择合适的backlog大小有助于平衡服务器的资源利用和性能。设置过小可能会导致客户端连接被拒绝,而设置过大可能会占用更多系统资源。

  3. 并发连接数量backlog控制服务器同时处理的连接数量。如果服务器端无法及时处理连接,超出backlog数量的连接请求将会被拒绝。

示例代码

以下是一个简单的示例展示了listen()函数的基本用法和backlog参数的设置:

#include <iostream>
#include <sys/socket.h>

int main() {
    int serverSocket;
    int backlog = 10; // 设置backlog大小为10

    // 创建套接字

    // 绑定地址

    // 开始监听,设置backlog
    if (listen(serverSocket, backlog) == -1) {
        std::cerr << "Failed to listen on the socket.\n";
        return -1;
    }

    // 接受连接请求并处理连接

    return 0;
}

如何选择合适的backlog值?

合理选择backlog值需要考虑以下因素:

  • 系统负载:根据服务器的性能和负载能力来确定。

  • 预期连接数:预估在特定情况下的最大连接数,设置backlog为相应的合理值。

  • 性能优化:通过调整backlog大小来优化服务器的性能和资源利用。

理解全连接队列和半连接队列的作用以及listen()函数中的backlog参数是保障服务器性能和可靠性的关键。通过合理设置backlog参数,可以更好地管理服务器连接并提高系统的稳定性和性能。

文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_50448879/article/details/135049118
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