全连接队列

发布于:2025-07-24 ⋅ 阅读:(21) ⋅ 点赞:(0)

监听套接字

使用socket接口创建一个套接字,然后bind给套接字绑定地址,最后listen将套接字设置为监听套接字。监听套接字以前理解是三元组标识,后面看了netstat,觉得应该是五元组,只不过它这个五元组是{协议,本地ip,本地端口,0.0.0.0,*},也就是对端的地址无论是ip还是port都是任意的,我们既可以三元组也可以五元组,这个不重要

理解 listen 接口

int listen(int sockfd, int backlog);

第一个参数很easy,不就是套接字文件描述符嘛,主要看第二个backlog,这个参数是用来指定监听套接字的全连接队列大小的,linux中全连接队列大小通常是backlog+1

结合代码理解全连接队列

test_server.cc
#include "tcp_socket.hpp"
int main(int argc, char* argv[]) {
if (argc != 3) {
printf("Usage ./test_server [ip] [port]\n");
return 1;
}
TcpSocket sock;
bool ret = sock.Bind(argv[1], atoi(argv[2]));
if (!ret) {
return 1;
}
ret = sock.Listen(2);
if (!ret) {
return 1;
}
// 客户端不进行 accept
while (1) {
sleep(1);
}
return 0;
}
test_client.cc
#include "tcp_socket.hpp"
int main(int argc, char* argv[]) {
if (argc != 3) {
printf("Usage ./test_client [ip] [port]\n");
return 1;
}
TcpSocket sock;
bool ret = sock.Connect(argv[1], atoi(argv[2]));
if (ret) {
printf("connect ok\n");
} else {
printf("connect failed\n");
}
while (1) {
sleep(1);
}
return 0;
}

服务器端创建好监听套接字,并设置backlog为2,那全连接队列大小就是3,后面服务器端一直死循环,不进行accept。前三个客户端过程都一样,进行创建套接字,然后connect开始三次握手,发送SYN包,服务器端收到后在监听套接字的半连接队列里创建struct request_sock,然后响应SYN+ACK包,客户端主机收到后,进程从套接字通用等待队列上唤醒,唤醒后connect执行完毕返回,也会进入死循环,当然这要等进程重新被调度再走这些,在收到包后还要返回ACK包,服务器端收到后会将监听套接字半连接队列中的struct request_sock升级成全连接队列中的struct sock,三个客户端都是这个式,我们来看第4个客户端,客户端同样connect触发三次握手发送SYN包,服务器端收到后同样的在监听套接字的半连接队列中创建对应结构,然后响应SYN+ACK包,客户端收到后,进程被唤醒,然后响应ACK包,服务器端收到后因为全连接队列满了,那半连接队列中的struct request_sock就没法升级,所以该通信套接字会卡在SYN_RECV,客户端的通信套接字却因为收到了SYN+ACK所以是ESTABLISHED状态

netstat -anptu查看一下

Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State PID/Program
tcp 3 3 0.0.0.0:9090 0.0.0.0:* LISTEN 9084/./test_server
tcp 0 0 127.0.0.1:9090 127.0.0.1:48178 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:9090 127.0.0.1:48176 ESTABLISHED -
tcp 0 0 127.0.0.1:48178 127.0.0.1:9090 ESTABLISHED 9140/./test_client
tcp 0 0 127.0.0.1:48174 127.0.0.1:9090 ESTABLISHED 9087/./test_client
tcp 0 0 127.0.0.1:48176 127.0.0.1:9090 ESTABLISHED 9088/./test_client
tcp 0 0 127.0.0.1:48172 127.0.0.1:9090 ESTABLISHED 9086/./test_client
tcp 0 0 127.0.0.1:9090 127.0.0.1:48174 ESTABLISHED -
tcp 0 0 127.0.0.1:9090 127.0.0.1:48172 ESTABLISHED -

客户端的四个通信套接字全是ESTABLISHED,没问题,服务器端一个LISTEN套接字,三个ESTABLISHED,一个SYN_RECV,和我们预期一摸一样

netstat命令

netstat其中一个作用是查看套接字

(1) 查看所有 TCP 连接​

netstat -ant

  • -a:显示所有连接(包括监听和通信)
  • -n:显示数字
  • -t:仅显示 TCP 连接

​(2) 查看所有 UDP 连接​

netstat -anu

  • -u:仅显示 UDP 连接

​(3) 查看监听状态的端口​

netstat -tuln

  • -l:仅显示监听(LISTEN)状态的套接字

​(3) 最常用的配合

netstat -anptu

属性行中Recv-Q和Send-Q是什么?

Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State PID/Program

1. 基础概念​

字段 全称 作用范围 单位
Recv-Q Receive Queue 接收队列 字节
Send-Q Send Queue 发送队列 字节

​2. 不同状态下的含义​

​(1) 对于 LISTEN 状态的套接字(服务端)​
  • ​Recv-Q​​:
    已完成三次握手,全连接队列中等待被 accept() 系统调用取走的连接数。
    示例Recv-Q: 5 表示全连接队列中有 5 个连接等待处理。

  • ​Send-Q​​:
    全连接队列的最大长度,linux中为backlog+1。
    示例Send-Q: 128 表示全连接队列的大小为 128。

​(2) 对于 ESTABLISHED 状态的套接字(已建立的连接)​
  • ​Recv-Q​​:
    内核已接收但​​应用层未读取​​的数据量(堆积在接收缓冲区)。
    正常情况:应为 0 或较小值。若持续增长,可能表示应用层读取过慢。

  • ​Send-Q​​:
    已发送但​​未收到对方 ACK​​ 应答的数据量(在发送缓冲区中等待确认)。
    正常情况:在网络无拥塞时应快速清零。若持续增长,可能表示网络延迟或丢包。

TCP 套接字状态解析​

netstat 输出的 State 列显示 TCP 连接状态,常见状态如下:

​状态​ ​含义​ ​典型场景​
​LISTEN​ 服务器正在监听端口,等待客户端连接(bind() + listen() 后) sshd 监听 22 端口
​SYN_SENT​ 客户端发送 SYN 后等待 SYN+ACK(主动连接中) curl google.com 发起连接时
​SYN_RECV​ 服务器收到 SYN 并回复 SYN+ACK,等待 ACK(半连接状态) SYN Flood 攻击时大量出现
​ESTABLISHED​ 连接已建立,数据可正常传输 正常 HTTP 请求、SSH 会话
​FIN_WAIT1​ 主动关闭方发送 FIN,等待对方 ACK 客户端调用 close() 后
​FIN_WAIT2​ 收到对端 ACK,等待对端 FIN 四次挥手的中间状态
​TIME_WAIT​ 主动关闭方收到 FIN 后进入,等待 2MSL(防止旧连接数据干扰新连接) 服务器重启后短时间残留
​CLOSE_WAIT​ 被动关闭方收到 FIN 后进入,等待应用层调用 close() 应用未正确关闭连接时堆积
​LAST_ACK​ 被动关闭方发送 FIN 后,等待最终 ACK 即将完全关闭连接
​CLOSED​ 连接已完全关闭(通常不会在 netstat 中显示) -


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