TCP全连接队列和半连接队列已满之后的连接建立过程抓包分析[转]
最近项目需要做单机100万长连接与高并发的服务器，我们开发完服务器以后，通过自己搭的高速压测框架压测服务端的时候，发生了奇怪的现象，就是服务端莫名其妙的少接收了连接，造成了数据包的丢失，通过网上查资料，和自己的实践，下面是我做实验，抓包分析的过程如下：
总共5个连接
其中全连接队列somaxconn参数为1表示监听队列的总长度（实际可以完成somaxconn+1个连接的建立）
半连接队列tcp_max_syn_backlog为1（实际可以将tcp_max_syn_backlog+1个syn分节放入其中）
当全连接队列已满且半连接队列未满的情况下：
当客户端发起一个syn分节时，服务端不会丢弃该syn分节，而是直接响应ack和syn，这时客户端响应ack，并成为established状态，而服务端收到ack响应后，试图将该syn分节从半连接队列中移除，并加入全链接队列，然后由于全连接队列已经满了，这时，在默认情况下，服务端啥也不做，而且不会将该连接由SYN_RECV变成ESTABLISHED，服务端仅仅只是创建一个定时器，以固定间隔重传syn和ack到服务端，直到到达系统默认的synack重传阖值，然后服务端将处于半连接队列里面的syn分节丢弃，此时服务端只剩2个连接。这个时候客户端一侧的连接仍然有5个established
当全连接已满且半连接队列也满的情况下：
当客户端发起一个syn分节时，服务端发现半连接队列已经满了，同时该syn分节尚未重传过，服务端直接丢弃该syn分节，然后客户端过了4秒重传syn分节，这个时候服务端发现半连接队列已满同时，该syn分节已经重传过了，服务端收下了该syn分节，并响应客户端syn+ack，客户端收到syn+ack后，响应ack。客户端三次握手已经完成，而服务端收到ack之后，发现全连接队列是满的，这个时候不会将该连接从SYN_RECV转换成ESTABLISHED，服务端创建定时器，定时重传syn+ack， 直到到达系统默认的synack重传阖值，然后服务端将处于半连接队列里面的syn分节丢弃
具体如下
使用tcpdump -i eth0 -l -nn -S port 8000 -c 40 -w out.txt
如下所示，测试环境在Linux 2.6.18-164.el5
全连接队列 cat /proc/sys/net/core/somaxconn 1
半连接队列 cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog 1
监听端口 8000
以客户端建立5条连接为例
1.临时端口号为53991的客户端连接向监听端口为8000的服务端连接发起syn分节，客户端状态变为SYN_SEND状态
服务端收到来自客户端的syn分节后，这个时候由于半连接队列未满，直接将syn分节放入半连接队列，同时向客户端发送了一个ack+syn分节，此时服务端进入SYN_RECV状态
客户端收到服务端发送的syn分节之后，向服务端回传了ack确认分节，客户端进入ESTABLISHED状态
服务端收到来自客户端的ack确认之后，就试图把syn分节从半连接队列中移除，并加入到全连接队列，由于全连接队列未满，此时该syn分节成功转入全连接队列，服务端的状
态从SYN_RECV转换成了ESTABLISHED状态
2.临时端口号为53992的客户端连接和临时端口号为53991的连接同样顺利的完成3次握手
根据以上连接基本可以得出一个结论，能建立起全连接队列长度+1个长连接
3.临时端口号为53993的客户端连接向监听端口为8000的服务端连接发起syn分节，客户端状态变为SYN_SEND状态
服务端收到来自客户端的syn分节后，这个时候由于半连接队列未满，直接将syn分节放入半连接队列，同时向客户端发送一个ack+syn分节，此时服务端进入SYN_RECV状态
客户端收到服务端发送的syn分节之后，向服务端回传了ack确认分节，客户端进入ESTABLISHED状态
服务端收到来自客户端的ack确认之后，就试图把syn分节从半连接队列中移除，并加入全连接队列，由于全连接队列已经满了，此时该syn分节无法转入全连接队列，也就不会
从SYN_RECV转换为ESTABLISHED状态系统默认会把该syn标记为acked模式，并建立定时器，定时从服务端重传syn+ack分节，客户端此时已经处于ESTABLISHED状态，
不过在收到服务端发送的syn+ack分节后，仍然响应服务端ack。服务端继续上面的过程，直到到达synack(cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_synack_retries )重传的阖值，然后抛弃
该syn分节
4.临时端口号为53994的客户端连接和临时端口号为53993的连接同样的过程
根据以上连接基本可以得出一个结论，半连接队列能容下半连接队列长度+1个syn分节
5.临时端口号为53995的客户端连接向监听端口为8000的服务端连接发起syn分节，客户端状态变为SYN_SEND状态
服务端收到来自客户端的syn分节后，这个时候半连接队列已经满了，服务端发现该syn分节尚未重传过，默认直接丢弃该syn分节，客户端在超时时间内并未收到来自服务端的
ack响应，大约过了3秒，客户端重传了syn分节，这个时候服务端收到syn分节之后，发现该分节已经收到过，这次服务端收下了syn分节，并向客户端发送syn+ack。客户端
收到来自服务端的ack+syn之后，向服务端发送ack，客户端进入ESTABLISHED状态，服务端收到来自客户端的ack之后，试图把syn分节从半连接队列中移除，并添加到全连
接队列，由于半连接队列已满，加入全连接队列失败，和临时端口号53993以及53994的行为是一样的
1.
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2.
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3.
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20:25:59.640719 IP 192.168.172.128.53993 > 192.168.172.128.8000: . ack 3833556339 win 513 <nop,nop,timestamp 252821 252821>
4.
20:26:00.642260 IP 192.168.172.128.53994 > 192.168.172.128.8000: S 3820886884:3820886884(0) win 32792 <mss 16396,sackOK,timestamp 253823 0,nop,wscale 6>
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5.
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3.
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4.
20:26:03.842281 IP 192.168.172.128.8000 > 192.168.172.128.53994: S 3831669364:3831669364(0) ack 3820886885 win 32768 <mss 16396,sackOK,timestamp 257023 253823,nop,wscale 6>
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5.
20:26:04.645946 IP 192.168.172.128.53995 > 192.168.172.128.8000: S 3824454212:3824454212(0) win 32792 <mss 16396,sackOK,timestamp 257826 0,nop,wscale 6>
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3.
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4.
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5.
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3.
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