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TCP SOCKET中backlog参数的用途是什么?

TCP SOCKET中backlog参数的用途是什么?

作者: 会长__ | 来源:发表于2019-02-18 13:49 被阅读1次

    1. 简介

    2013年12月14日发布的php5.5.6中,changelog中有一条变更这条改动是在10月28日改的,patch提交者认为,提高backlog数量,哪怕出现timeout之类的错误,也比因为backlog满了以后,悄悄的忽略tcp syn的请求要好。

    2014年7月22日fpm的默认backlog已经不是65535了,现在是511了。其中理由是“backlog值为65535太大了。会导致前面的nginx(或者其他客户端)超时”,而且提交者举例计算了一下,假设FPM的QPS为5000,那么65535个请求全部处理完需要13s的样子。但前端的nginx(或其他客户端)已经等待超时,关闭了这个连接。当FPM处理完之后,再往这个SOCKET ID 写数据时,却发现连接已关闭,得到的是“error: Broken Pipe”,在nginx、redis、apache里,默认的backlog值都是511。故这里也建议改为511。

    backlog的定义是已连接但未进行accept处理的SOCKET队列大小,已是(并非syn的SOCKET队列)。如果这个队列满了,将会发送一个ECONNREFUSED错误信息给到客户端,即 linux 头文件 /usr/include/asm-generic/errno.h中定义的“Connection refused”,(如果协议不支持重传,该请求会被忽略

    在linux 2.2以前,backlog大小包括了半连接状态和全连接状态两种队列大小。linux 2.2以后,分离为两个backlog来分别限制半连接SYN_RCVD状态的未完成连接队列大小跟全连接ESTABLISHED状态的已完成连接队列大小。互联网上常见的TCP SYN FLOOD恶意DOS攻击方式就是用/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog来控制的

    在使用listen函数时,内核会根据传入参数的backlog跟系统配置参数/proc/sys/net/core/somaxconn中,二者取最小值,作为“ESTABLISHED状态之后,完成TCP连接,等待服务程序ACCEPT”的队列大小。在kernel 2.4.25(Kernel 操作系统内核)之前,是写死在代码常量SOMAXCONN,默认值是128。在kernel 2.4.25之后,在配置文件/proc/sys/net/core/somaxconn (即 /etc/sysctl.conf 之类 )中可以修改。

    image.png
    如图,服务端收到客户端的syn请求后,将这个请求放入syns queue中,然后服务器端回复syn+ack给客户端,等收到客户端的ack后,将此连接放入accept queue。

    系统默认参数

    root@vmware-cnxct:/home/cfc4n# cat /proc/sys/net/core/somaxconn
    128
    

    fpm

    root@vmware-cnxct:/home/cfc4n# ss -lt
    State      Recv-Q Send-Q         Local Address:Port                    Peer Address:Port
    LISTEN     0      128                        *:ssh                           *:*
    LISTEN     0      128                 0.0.0.0:9000                           *:*
    LISTEN     0      128                       *:http                           *:*
    LISTEN     0      128                       :::ssh                           :::*
    LISTEN     0      128                      :::http                           :::*
    
    

    在FPM的配置中,listen.backlog值默认为511,而如上结果中看到的Send-Q却是128,可见确实是以/proc/sys/net/core/somaxconn跟listen参数的最小值作为backlog的值。

    当backlog为某128时,accept queue队列塞满后,TCP建立的三次握手完成,连接进入ESTABLISHED状态,客户端(nginx)发送给PHP-FPM的数据,FPM处理不过来,没有调用accept将其从accept quque队列取出时,那么就没有ACK包返回给客户端nginx,nginx那边根据TCP 重传机制会再次发从尝试…报了“111: Connection refused”错。当SYNS QUEUE满了时,,不停重传SYN包。

    对于已经调用accept函数,从accept queue取出,读取其数据的TCP连接,由于FPM本身处理较慢,以至于NGINX等待时间过久,直接终止了该fastcgi请求,返回“110: Connection timed out”。当FPM处理完成后,往FD里写数据时,发现前端的nginx已经断开连接了,就报了“Write broken pipe”。当ACCEPT QUEUE满了时,TCPDUMP的结果如下,不停重传PSH SCK包。

    2.backlog大小设置为多少合适?

    这跟FPM的处理能力有关,backlog太大了,导致FPM处理不过来,nginx那边等待超时,断开连接,报504 gateway timeout错。同时FPM处理完准备write 数据给nginx时,发现TCP连接断开了,报“Broken pipe”。backlog太小的话,NGINX之类client,根本进入不了FPM的accept queue,报“502 Bad Gateway”错。所以,这还得去根据FPM的QPS来决定backlog的大小。计算方式最好为QPS=backlog。对了这里的QPS是正常业务下的QPS,千万别用echo hello world这种结果的QPS去欺骗自己。当然,backlog的数值,如果指定在FPM中的话,记得把操作系统的net.core.somaxconn设置的起码比它大。另外,ubuntu server 1404上/proc/sys/net/core/somaxconn 跟/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog 默认值都是128,这个问题,我为了抓数据,测了好几遍才发现。
    对于测试时,TCP数据包已经drop掉的未进入syns queue,以及未进入accept queue的数据包,可以用netstat -s来查看

    3.参考地址

    http://www.cnxct.com/something-about-phpfpm-s-backlog/

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