＜网络＞通信函数listen的第二个参数

本文主要是介绍＜网络＞通信函数listen的第二个参数，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

前言：

一、实验

二、listen 函数的第二个参数

（一）未完成连接队列和全连接队列

（二）为什么 TCP 中要维护连接队列？

（三）为什么连接队列的长度不能太长？

（四）全连接队列的长度决定因素

前言：

在编写 TCP 套接字跟 HTTP 的服务器代码时，我们使用 listen 函数将套接字设置为监听状态，等待客户端的连接请求。其中 listen 函数的第一个参数就是需要设置为监听状态的套接字，而 listen 函数的第二个参数我们一般将其设置为32，该参数常常被忽略或者不完全理解，那么该参数具体是什么含义呢？接下来通过实验来理解一下该参数。

一、实验

下面我们通过一个简单的实验来说明一下 listen 函数的第二个参数的含义

在＜网络＞ HTTP-CSDN博客 见一见请求 小节中：

将 listen 的第二个参数值设置为2，即 default_port。
服务器初始化完成之后，先不调用 accept 函数获取底层连接，服务器启动就一个死循环。

#pragma once#include "Sock.hpp"#include <iostream>
#include <string>
#include <functional>
#include <pthread.h>class HttpServer;class ThreadData
{
public:ThreadData(int sock, const uint16_t &port, const string &ip, HttpServer *httpsvr):sock_(sock), port_(port), ip_(ip), httpsvr_(httpsvr){}~ThreadData(){if(sock_>=0) close(sock_);}
public:int sock_;uint16_t port_;string ip_;HttpServer *httpsvr_;
};class HttpServer
{static const uint16_t default_port = 2;using func_t = function<string(const string &)>;
public: HttpServer(func_t func, uint16_t port = default_port): func_(func), _port(port){}void Init(){listensock_.Socket();listensock_.Bind(_port);listensock_.Listen(); // 封装的listen函数此时为2logMessage(Debug, "Init server success");}void Start(){while(true){}}static void *threadRoutine(void *args){pthread_detach(pthread_self());ThreadData *td = static_cast<ThreadData*>(args);// 假设一次都读完了char buff[4096];std::string request;ssize_t s = recv(td->sock_, buff, sizeof(buff)-1, 0);if(s > 0){buff[s] = 0;request = buff;string response = td->httpsvr_->func_(request);send(td->sock_, response.c_str(), response.size(), 0);}else{logMessage(Debug, "Cilent [%d -> %s:%d] Quit", td->sock_, td->ip_.c_str(), td->port_);}delete td;return nullptr;}~HttpServer(){listensock_.Close();}
private:uint16_t _port;Sock listensock_;func_t func_;
};

运行该服务程序，使用 netstat -nltp 命令查看当前 TCP 网络协议，可以看出当前服务正处于监听状态：

接下来，我们依次 telnet 127.0.0.1 8081 四次向该服务发起连接请求，通过命令 sudo netstat -ntp | head -2 && sudo netstat -ntp | grep 8081 查看该服务器的连接数。如上所示，向服务器发送了四次请求，前三次请求处于 ESTABLISHED 状态，而第四次再次向服务发起连接时，服务器新增了一个状态为 SYN_RCVD 的连接：

服务器上面新增了一个状态为 SYN_RCVD 的连接，在＜网络＞传输层的TCP/UDP协议-CSDN博客文章中已经清楚说明 SYN_RCVD 表示服务器没有对客户端发来的请求连接进行响应：

对于上面的 SYN_RCVD 状态的连接，由于服务器长时间不对其响应，所以三次握手失败，该连接被自动释放。再一次查询时，该连接消失：

根据以上的实验现象，可发现。在该实验中，无论有多少客户端向服务器发起连接请求，最终在服务器端最多只有三个连接会建立成功。当第四个连接请求到达服务器时，服务器只收到了该客户端发送的 SYN 请求，但并没有对其进行响应，该连接在一段时间之后就会自动关闭了。对于后续的连接请求，服务器会直接拒绝这些请求。我们可以猜测，是与listen函数的第二个参数有关。

二、listen 函数的第二个参数

（一）未完成连接队列和全连接队列

实际上，Linux 内核协议栈为一个 TCP 连接管理使用两个队列：

监听队列（Listen Queue）：也称为未完成连接队列（incomplete connection queue）或半连接队列（half-open connect queue）。该队列用于存放服务器正在等待完成三次握手过程的连接请求。当服务器调用 listen 函数将套接字设置为监听状态后，它会开始接受传入的连接请求，并将这些请求放入监听队列中。三次握手过程中，服务器收到客户端的 SYN 请求后，会将该连接请求从监听队列中取出并处理。
已完成连接队列（Completed Connection Queue）：也称为全连接队列。该队列用于存放已经完成三次握手并建立连接。当服务器成功处理完成连接请求并完成三次握手后，将连接从监听队列移到全连接队列中，表示该连接已经准备好进行数据交换。

全连接队列的长度实际上受到 listen 函数的第二个参数的影响。一般情况下，TCP 全连接队列的长度等于 listen 函数的第二个参数的值+1。

在上面实验中，listen 的参数我们设置为2，这意味着服务器的全连接队列的长度为3。因此，服务器最多允许同时存在三个处于 ESTABLISHED 状态的连接。

半连接队列（监听队列）和全连接队列（已完成连接队列）在连接管理中起着不同的作用。半连接队列用于存放未完成连接的请求，而全连接队列用于存放已经建立连接的队列。通过合理设置 listen 函数的第二个参数，可以控制全连接队列的长度，从而限制并发连接数从而保护服务器资源。

（二）为什么 TCP 中要维护连接队列？

在服务器端启动时，服务器预先创建多个线程用于处理客户端的请求。主线程会从底层接受连接并将其交给这些服务线程进行处理。如果向服务器发起连接的客户端较少，那么连接一旦在底层建立好，主线程会立即接受并将其交给服务线程处理。这样就可以快速响应连接请求并提供服务了。

在高负载的环境下，服务器可能会同时收到多个连接请求。如果每个服务线程都在为某个连接提供服务，主线程在这段时间内无法接收新的连接请求。这时，已经建立好的连接就会被放入连接队列中。只有当某个服务线程空闲时，主线程才能从连接队列中获取已建立的连接。

如果没有连接队列，当所有服务线程都在提供服务时，新的连接请求将直接被拒绝，这可能导致一些客户端无法及时建立连接。通过设置连接队列，当某个服务线程完成服务后，如果连接队列中有已建立的连接，主线程可以立即从连接队列中获取一个连接并交给该服务线程处理。这样可以保证服务器几乎是满载工作的状态，最大限度的提供服务能力。

（三）为什么连接队列的长度不能太长？

连接队列需要占用服务器的内存资源来存储连接请求。连接队列过长会占用更多的空间，可能导致服务器的性能下降。且队列中的连接需要等待较长的时间才能得到服务。这会增加客户端的连接建立和响应延迟，降低了用户体验。
连接队列中的连接请求需要维护其状态信息，包括三次握手、超时处理等。如果队列过长，维护这些状态信息需要消耗更多的 CPU 资源和时间。
较长的连接队列可能会增加服务器面临的潜在风险。例如，如果恶意客户端发送大量的连接请求，将连接队列撑满，可能导致服务器无法响应真正的合法连接请求。这可能导致服务器遭受拒绝服务（Denial of Service，DoS）攻击。

因此，为了避免上述问题的出现，连接队列的长度需要适度。通常，系统会设置一个合理的值，不是一个固定的数值，它取决于多种因素，如系统的性能需求、网络拥塞情况、请求处理时间等，以平衡服务器的资源利用和客户端的响应请求。可以根据实际的场景和需要对连接队列长度进行调整。

（四）全连接队列的长度决定因素

全连接队列的长度由以下两个因素决定：

用户层调用 listen 函数时传入的第二个参数 backlog：该参数表示在队列中等待被接受的连接的最大数量。具体的取值范围可能会受到操作系统或网络库的限制。
系统变量 net.core.somaxconn：这是一个系统变量，用于限制连接队列的最大长度。它表示操作系统允许的最大连接队列长度。该值在不同的操作系统中可能会有所不同，通常默认值为 128。

实际上，连接队列长度不一定等于 backlog 或 net.core.somaxconn 的值，而是取两者中的较小值+1 作为连接队列实际长度。

可以使用命令 sysctl net.core.somaxconn 来查看其的值：