TCP网络编程中的listen

int listen(int fd, int backlog);  

 

有几个概念需要在开头澄清一下

TCP socket分两种，监听socket和传输socket两种

监听socket：负责处理网络上来的连接请求（客户端的syn包到达便是连接请求来了，如果不知道syn包，请参看一下TCP三次握手）；

传输socket：负责在网络上的两个端点之间传输TCP数据。

 

未决socket：pending socket，就是某客户端的syn包到达，内核为这个syn包对应的tcp请求生成一个socket，但是此时三次握手并没有完成，这样的socket就是pending socket，是未决连接，没有经过三次握手认证的tcp连接。这些套接字处理SYN_RCVD状态。

已建立连接的socket：established socket，tcp服务器利用三次握手完成对客户端的简单认证之后，未决socket就变成已连接socket，后续可以用这个socket传输数据。这些套接字处于ESTABLISHED状态。

两个队列之和不超过backlog。

内核为每个tcp服务器维护两个socket队列：未决socket队列和已建立连接的socket队列

图 1

 

现在进入主题：）

在TCP服务器端创建socket完毕，调用listen函数的时候，系统下层发生了以下动作：

1. 将刚才创建的（fd所标示的）socket转换为此tcp服务器的监听socket，让此socket进入监听请求模式，此socket的tcp状态由CLOSE转至LISTEN.

2.内核为此监听socket所对应的tcp服务器建立一个未决socket队列和一个已建立连接socket队列

backlog这个参数用来决定未决socket队列的长度，有个映射关系，0表示长度可以无限大。

 

现在来串一串整个过程

监听socket收到某客户端的syn包，第一次握手完成；

然后内核为此syn请求生成一个pending socket，例如图1中的socket5，标记状态为SYN_RECV，并且将socket5加入相应的pending socket队列，并且服务器发出ack和syn，第二次握手完成。

后续针对此socket5有两种可能

1可能

过会儿客户端响应了服务器的syn（第三个ack到达），第三次握手结束。内核触发accept函数执行，将socket5状态标记为ESTABLISHED，并且将此socket5由pending socket queue移至establishedsocket queue，如图2

 图2

 

2可能

客户端的最后一个ack并未来到，过很久，图1中的socket5超时了，被移除，如图3

 图3

 

到这儿，listen的作用应该清楚了

 

另外针对此listen，有两个极限情况导致的拒绝服务情况需要考虑

backlog设置过小，pending socket队列已满，此时客户端调用connect发送syn分节给服务器端请求连接，服务端会忽略此syn包，客户端收不到syn的ack，会触发syn超时，这个超时时间比较长，重发syn，导致客户端长时间连接不上。

backlog设置为0或者过大，只要收到syn包，就会在pending socket队列中增加节点，这个容易导致物理内存耗尽

Syn flood就是攻击pending socket队列的

 

Linux内核可以全局设置此pending socket队列大小

/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog

在这里也解释了三次握手和accept之间的先后顺序关系！ 也就是说，客户端的connect函数从开始调用到函数返回正好是三次握手的过程，第三次握手成功，内核调用accept.如下图所示：

从上图也可以看出来函数调用和三次握手之间的关系