大家好，我是小富~ 。

个人资源分享网站： FIRE 。

本文收录在 Springboot-Notebook 面试锦集 。

前言

之前有个小伙伴在技术交流群里咨询过一个问题，我当时还给提供了点排查思路，是个典型的八股文转实战分析的案例，我觉得挺有意思，趁着中午休息简单整理出来和大家分享下，有不严谨的地方欢迎大家指出.

问题分析

我们先来看看他的问题，下边是他在群里对这个问题的描述，我大致的总结了一下.

他们有很多的 IOT 设备与服务端建立连接，当增加设备并发请求变多， TCP 连接数在接近1024个时，可用 TCP 连接数会降到200左右并且无法建立新连接，而且分析应用服务的GC和内存情况均未发现异常.

从他的描述中我提取了几个关键值， 1024 、 200 、 无法建立新连接 .

看到这几个数值，直觉告诉我大概率是TCP请求溢出了，我给的建议是先直接调大 全连接队列 和 半连接队列 的阀值试一下效果.

那为什么我会给出这个建议?

半连接队列和全连接队列又是个啥玩意?

弄明白这些回顾下TCP的三次握手流程，一切就迎刃而解了~ 。

回顾TCP

TCP三次握手，熟悉吧，面试八股里经常全文背诵的题目.

话不多说先上一张图，看明白TCP连接的整个过程.

第一步：客户端发起 SYN_SEND 连接请求，服务端收到客户端发起的 SYN 请求后，会先将连接请求放入半连接队列； 。

第二步：服务端向客户端响应 SYN+ACK ； 。

第三步：客户端会返回 ACK 确认，服务端收到第三次握手的 ACK 后标识连接成功。如果这时全连接队列没满，内核会把连接从半连接队列移除，创建新的连接并将其添加到全连接队列，等待客户端调用 accept() 方法将连接取出来使用； 。

TCP协议三次握手的过程， Linux 内核维护了两个队列， SYN 半连接队列和 accepet 全连接队列。即然叫队列，那就存在队列被压满的时候，这种情况我们称之为 队列溢出 .

当半连接队列或全连接队列满了时，服务器都无法接收新的连接请求，从而导致客户端无法建立连接.

全连接队列

队列信息

全连接队列溢出时，首先要查看全连接队列的状态，服务端通常使用 ss 命令即可查看， ss 命令获取的数据又分为 LISTEN 状态 和 非LISTEN 两种状态下，通常只看 LISTEN 状态数据就可以.

LISTEN 状态 。

Recv-Q：当前全连接队列的大小，表示上图中已完成三次握手等待可用的 TCP 连接个数； 。

Send-Q：全连接最大队列长度，如上监听8888端口的TCP连接最大全连接长度为128； 。

                        
                          # -l 显示正在Listener 的socket
# -n 不解析服务名称
# -t 只显示tcp
[root@VM-4-14-centos ~]#  ss -lnt | grep 8888
State  Recv-Q Send-Q  Local Address:Port   Peer Address:Port
LISTEN     0   100       :::8888                  :::*               

                        
                      

非LISTEN 状态下Recv-Q、Send-Q字段含义有所不同 。

Recv-Q：已收到但未被应用进程读取的字节数； 。

Send-Q：已发送但未收到确认的字节数； 。

                        
                          # -n 不解析服务名称
# -t 只显示tcp
[root@VM-4-14-centos ~]#  ss -nt | grep 8888
State  Recv-Q Send-Q  Local Address:Port   Peer Address:Port
ESTAB     0   100       :::8888                  :::*               

                        
                      

队列溢出

一般在请求量过大，全连接队列设置过小会发生全连接队列溢出，也就是 LISTEN 状态下 Send-Q < Recv-Q 的情况。 接收到的请求数大于TCP全连接队列的最大长度，后续的请求将被服务端丢弃，客户端无法创建新连接 .

                        
                          # -l 显示正在Listener 的socket
# -n 不解析服务名称
# -t 只显示tcp
[root@VM-4-14-centos ~]#  ss -lnt | grep 8888
State  Recv-Q Send-Q  Local Address:Port   Peer Address:Port
LISTEN     200   100       :::8888                  :::*               

                        
                      

如果发生了全连接队列溢出，我们可以通过 netstat -s 命令查询溢出的累计次数，若这个 times 持续的增长，那就说明正在发生溢出.

                        
                          [root@VM-4-14-centos ~]# netstat -s | grep overflowed
  7102 times the listen queue of a socket overflowed #全连接队列溢出的次数

                        
                      

拒绝策略

在全连接队列已满的情况，Linux提供了不同的策略去处理后续的请求，默认是直接丢弃，也可以通过 tcp_abort_on_overflow 配置来更改策略，其值 0 和 1 表示不同的策略，默认配置 0.

                        
                          # 查看策略
[root@VM-4-14-centos ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_abort_on_overflow
0

                        
                      

tcp_abort_on_overflow = 0 ：全连接队列已满时，服务端直接丢弃客户端发送的 ACK ，此时服务端仍然是 SYN_RCVD 状态，在该状态下服务端会重试几次向客户端推送 SYN + ACK .

重试次数取决于 tcp_synack_retries 配置，重试次数超过此配置后后，服务端不在重传，此时客户端发送数据，服务端直接向客户端回复 RST 复位报文，告知客户端本次建立连接已失败.

RST : 连接 reset 重置消息，用于连接的异常关闭。常用场景例如：服务端接收不存在端口的连接请求；客户端或者服务端异常，无法继续正常的连接处理，发送 RST 终止连接操作；长期未收到对方确认报文，经过一定时间或者重传尝试后，发送 RST 终止连接.

                        
                          [root@VM-4-14-centos ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_synack_retries
0

                        
                      

tcp_abort_on_overflow = 1 ：全连接队列已满时，服务端直接丢弃客户端发送的 ACK ，直接向客户端回复 RST 复位报文，告知客户端本次连接终止，客户端会报错提示 connection reset by peer .

队列调整

解决全连接队列溢出我们可以通过调整TCP参数来控制全连接队列的大小，全连接队列的大小取决于 backlog 和 somaxconn 两个参数.

这里需要注意一下，两个参数要同时调整，因为取的两者中最小值 min(backlog,somaxconn) ，经常发生只挑调大其中一个另一个值很小导致不生效的情况.

backlog 是在 socket 创建的时候 Listen() 函数传入的参数 ，例如我们也可以在 Nginx 配置中指定 backlog 的大小.

                        
                          server {
   listen 8888 default backlog = 200
   server_name fire100.top
   .....
}

                        
                      

somaxconn 是个 OS 级别的参数，默认值是 128，可以通过修改 net.core.somaxconn 配置.

                        
                          [root@localhost core]# sysctl -a | grep net.core.somaxconn
net.core.somaxconn = 128
[root@localhost core]# sysctl -w net.core.somaxconn=1024
net.core.somaxconn = 1024
[root@localhost core]# sysctl -a | grep net.core.somaxconn
net.core.somaxconn = 1024

                        
                      

如果服务端处理请求的速度跟不上连接请求的到达速度，队列可能会被快速填满，导致连接超时或丢失。应该及时增加队列大小，以避免连接请求被拒绝或超时.

增大该参数的值虽然可以增加队列的容量，但是也会占用更多的内存资源。一般来说， 建议将全连接队列的大小设置为服务器处理能力的两倍左右 .

半连接队列

队列信息

上边TCP三次握手过程中，我们知道服务端 SYN_RECV 状态的TCP连接存放在半连接队列，所以直接执行如下命令查看半连接队列长度.

                        
                          [root@VM-4-14-centos ~]  netstat -natp | grep SYN_RECV | wc -l
1111

                        
                      

队列溢出

半连接队列溢出最常见的场景就是，客户端没有及时向服务端回 ACK ，使得服务端有大量处于 SYN_RECV 状态的连接，导致半连接队列被占满，得不到 ACK 响应半连接队列中的 TCP 连接无法移动全连接队列，以至于后续的 SYN 请求无法创建。 这也是一种常见的DDos攻击方式.

查看TCP半连接队列溢出情况，可以执行 netstat -s 命令， SYNs to LISTEN 前的数值表示溢出的次数，如果反复查询几次数值持续增加，那就说明半连接队列正在溢出.

                        
                          [root@VM-4-14-centos ~]# netstat -s | egrep “listen|LISTEN”
1606 times the listen queue of a socket overflowed
1606 SYNs to LISTEN sockets ignored

                        
                      

队列调整

可以修改 Linux 内核配置 /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog 来调大半连接队列长度.

                        
                          [root@VM-4-14-centos ~]# echo 2048 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog

                        
                      

为什么建议

看完上边对两个队列的粗略介绍，相信大家也能大致明白，为啥我会直接建议他去调大队列了.

因为从他的描述中提到了两个关键值，TCP连接数增加至1024个时，可用连接数会降至200以内，一般 centos 系统全连接队列长度一般默认 128，半连接队列默认长度 1024。所以队列溢出可以作为第一嫌疑对象.

全连接队列默认大小 128 。

                        
                          [root@localhost core]# sysctl -a | grep net.core.somaxconn
net.core.somaxconn = 128

                        
                      

半连接队列默认大小 1024 。

                        
                          [root@iZ2ze3ifc44ezdiif8jhf7Z ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog
1024

                        
                      

总结

简单分享了一点TCP全连接队列、半连接队列的相关内容，讲的比较浅显，如果有不严谨的地方欢迎留言指正，毕竟还是个老菜鸟.

全连接队列、半连接队列溢出是比较常见，但又容易被忽视的问题，往往上线会遗忘这两个配置，一旦发生溢出，从 CPU 、 线程状态 、 内存 看起来都比较正常，偏偏连接数上不去.

定期对系统压测是可以暴露出更多问题的，不过话又说回来，就像我和小伙伴聊的一样，即便测试环境程序跑的在稳定，到了线上环境也总会出现各种奇奇怪怪的问题.

我是小富，下期见～ 。

技术交流，欢迎关注公众号：程序员小富 。

最后此篇关于TCP三次握手，给我长脸了噢的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于TCP三次握手，给我长脸了噢的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章，希望大家以后支持我的博客！ 。