Linux kernel tcp 连接建立详解listen_backlog

Linux操作系统下的TCP协议是互联网通信的核心协议之一。在TCP连接的建立过程中，三次握手是一个关键步骤，它确保了通信双方能够建立一个可靠的连接。在Linux内核中，listen()系统调用是TCP服务器端用于监听来自客户端的连接请求。此调用的backlog参数控制了TCP服务器端能够处理的未完成连接请求的最大数目。本文将深入探讨listen()系统调用的backlog参数，以及TCP三次握手的详细过程。 我们来分析listen()系统调用的困惑。listen()函数的原型如下： ```c int listen(int sockfd, int backlog); ``` 其中，sockfd是一个已连接的套接字，backlog参数用于指定允许进入的未完成连接队列的最大长度。这里的“未完成连接”指的是在三次握手过程中，已经收到客户端SYN请求，但服务器还未发送SYN/ACK响应的连接。backlog并不是指服务器能够同时处理的连接数量，也不仅仅是同时建立的连接数量，而是指等待三次握手完成并且服务器还未处理的连接请求数量。 在Linux内核中，这个未完成连接队列和已建立连接队列是分开的。在三次握手之后，连接会从未完成连接队列移动到已建立连接队列，这个已建立连接队列由accept()系统调用来处理。服务器通过accept()接受新的连接，并且可以对已建立的连接进行读写操作。 在本文中，作者通过编写简单的客户端和服务端程序来进行实验。服务端监听本地的20000端口，并且将listen()的backlog参数设置为1，即只允许一个未完成连接。随后，客户端程序会尝试连接到服务端。服务端会循环执行，但不调用accept()，这样可以使得连接请求停留在未完成连接队列中。 通过实验，作者观察到，当客户端连续发起连接请求时，服务器能够同时处理的未完成连接数量是由backlog参数决定的。当超过backlog数量时，服务端无法处理更多的连接请求。这表明backlog参数限制的是未完成连接队列的长度，而不是服务器能同时处理的连接数量。 接下来，作者详细分析了TCP三次握手的代码过程。在server端，listen()系统调用将套接字置于监听状态，并初始化未完成连接队列。在client端，connect()系统调用发起连接。当server端收到client的SYN请求后，它会响应一个SYN/ACK包，并将这个连接请求置于未完成连接队列中。client端收到SYN/ACK后会发送一个ACK包，完成三次握手。 作者探讨了accept()系统调用，它负责从已建立连接队列中取出一个连接请求并返回一个新的套接字。这个新的套接字可以用于通信，而原始的套接字继续监听新连接。 通过本文的详细分析，我们可以了解到，在Linux内核中，监听套接字的backlog参数是控制未完成连接队列长度的关键。服务器能够同时处理的连接数量，除了受到backlog参数的限制，还会受到系统资源和应用程序设计的影响。理解这些原理有助于开发更高效、稳定的网络服务器应用。