常識一：文件句柄限制

在linux下編寫網絡服務器程序的朋友肯定都知道每一個tcp連接都要占一個文件描述符，一旦這個文件描述符使用完了，新的連接到來返回給我們的錯誤是“Socket/File:Can'topen so many files”。

這時你需要明白操作系統對可以打開的最大文件數的限制。

• 進程限制

  • 執行ulimit -n 輸出1024，說明對于一個進程而言最多只能打開1024個文件，所以你要采用此默認配置最多也就可以并發上千個TCP連接。

  • 臨時修改：ulimit -n1000000，但是這種臨時修改只對當前登錄用戶目前的使用環境有效，系統重啟或用戶退出后就會失效。

  • 永久修改：編輯/etc/security/limits.conf 文件， 修改后內容為

    * soft nofile 1000000

    * hard nofile 1000000

• 全局限制

  • 執行 cat/proc/sys/fs/file-nr 輸出9344 0592026，分別為：1.已經分配的文件句柄數，2.已經分配但沒有使用的文件句柄數，3.最大文件句柄數。但在kernel2.6版本中第二項的值總為0，這并不是一個錯誤，它實際上意味著已經分配的文件描述符無一浪費的都已經被使用了 。

  • 我們可以把這個數值改大些，用 root 權限修改 /etc/sysctl.conf 文件:

    fs.file-max = 1000000

    net.ipv4.ip_conntrack_max = 1000000

    net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_max = 1000000

常識二：端口號范圍限制？

操作系統上端口號1024以下是系統保留的，從1024-65535是用戶使用的。由于每個TCP連接都要占一個端口號，所以我們最多可以有60000多個并發連接。我想有這種錯誤思路朋友不在少數吧？（其中我過去就一直這么認為）

我們來分析一下吧

• 如何標識一個TCP連接：系統用一個4四元組來唯一標識一個TCP連接：{local ip, local port,remoteip,remoteport}。好吧，我們拿出《UNIX網絡編程：卷一》第四章中對accept的講解來看看概念性的東西，第二個參數cliaddr代表了客戶端的ip地址和端口號。而我們作為服務端實際只使用了bind時這一個端口，說明端口號65535并不是并發量的限制。

• server最大tcp連接數：server通常固定在某個本地端口上監聽，等待client的連接請求。不考慮地址重用（unix的SO_REUSEADDR選項）的情況下，即使server端有多個ip，本地監聽端口也是獨占的，因此server端tcp連接4元組中只有remoteip（也就是client ip）和remoteport（客戶端port）是可變的，因此最大tcp連接為客戶端ip數×客戶端port數，對IPV4，不考慮ip地址分類等因素，最大tcp連接數約為2的32次方（ip數）×2的16次方（port數），也就是server端單機最大tcp連接數約為2的48次方。

要寫網絡程序就必須用Socket，這是程序員都知道的。而且，面試的時候，我們也會問對方會不會Socket編程？一般來說，很多人都會說，Socket編程基本就是listen，accept以及send，write等幾個基本的操作。是的，就跟常見的文件操作一樣，只要寫過就一定知道。


對于網絡編程，我們也言必稱TCP/IP，似乎其它網絡協議已經不存在了。對于TCP/IP，我們還知道TCP和UDP，前者可以保證數據的正確和可靠性，后者則允許數據丟失。最后，我們還知道，在建立連接前，必須知道對方的IP地址和端口號。除此，普通的程序員就不會知道太多了，很多時候這些知識已經夠用了。最多，寫服務程序的時候，會使用多線程來處理并發訪問。


我們還知道如下幾個事實：

1。一個指定的端口號不能被多個程序共用。比如，如果IIS占用了80端口，那么Apache就不能也用80端口了。

2。很多防火墻只允許特定目標端口的數據包通過。

3。服務程序在listen某個端口并accept某個連接請求后，會生成一個新的socket來對該請求進行處理。


于是，一個困惑了我很久的問題就產生了。如果一個socket創建后并與80端口綁定后，是否就意味著該socket占用了80端口呢？如果是這樣的，那么當其accept一個請求后，生成的新的socket到底使用的是什么端口呢（我一直以為系統會默認給其分配一個空閑的端口號）？如果是一個空閑的端口，那一定不是80端口了，于是以后的TCP數據包的目標端口就不是80了--防火墻一定會組織其通過的！實際上，我們可以看到，防火墻并沒有阻止這樣的連接，而且這是最常見的連接請求和處理方式。我的不解就是，為什么防火墻沒有阻止這樣的連接？它是如何判定那條連接是因為connet80端口而生成的？是不是TCP數據包里有什么特別的標志？或者防火墻記住了什么東西？


后來，我又仔細研讀了TCP/IP的協議棧的原理，對很多概念有了更深刻的認識。比如，在TCP和UDP同屬于傳輸層，共同架設在IP層（網絡層）之上。而IP層主要負責的是在節點之間（End?

to?End）的數據包傳送，這里的節點是一臺網絡設備，比如計算機。因為IP層只負責把數據送到節點，而不能區分上面的不同應用，所以TCP和UDP協議在其基礎上加入了端口的信息，端口于是標識的是一個節點上的一個應用。除了增加端口信息，UPD協議基本就沒有對IP層的數據進行任何的處理了。而TCP協議還加入了更加復雜的傳輸控制，比如滑動的數據發送窗口（Slice?Window），以及接收確認和重發機制，以達到數據的可靠傳送。不管應用層看到的是怎樣一個穩定的TCP數據流，下面傳送的都是一個個的IP數據包，需要由TCP協議來進行數據重組。


所以，我有理由懷疑，防火墻并沒有足夠的信息判斷TCP數據包的更多信息，除了IP地址和端口號。而且，我們也看到，所謂的端口，是為了區分不同的應用的，以在不同的IP包來到的時候能夠正確轉發。


TCP/IP只是一個協議棧，就像操作系統的運行機制一樣，必須要具體實現，同時還要提供對外的操作接口。就像操作系統會提供標準的編程接口，比如Win32編程接口一樣，TCP/IP也必須對外提供編程接口，這就是Socket編程接口--原來是這么回事啊！


在Socket編程接口里，設計者提出了一個很重要的概念，那就是socket。這個socket跟文件句柄很相似，實際上在BSD系統里就是跟文件句柄一樣存放在一樣的進程句柄表里。這個socket其實是一個序號，表示其在句柄表中的位置。這一點，我們已經見過很多了，比如文件句柄，窗口句柄等等。這些句柄，其實是代表了系統中的某些特定的對象，用于在各種函數中作為參數傳入，以對特定的對象進行操作--這其實是C語言的問題，在C++語言里，這個句柄其實就是this指針，實際就是對象指針啦。


現在我們知道，socket跟TCP/IP并沒有必然的聯系。Socket編程接口在設計的時候，就希望也能適應其他的網絡協議。所以，socket的出現只是可以更方便的使用TCP/IP協議棧而已，其對TCP/IP進行了抽象，形成了幾個最基本的函數接口。比如create，listen，accept，connect，read和write等等。


現在我們明白，如果一個程序創建了一個socket，并讓其監聽80端口，其實是向TCP/IP協議棧聲明了其對80端口的占有。以后，所有目標是80端口的TCP數據包都會轉發給該程序（這里的程序，因為使用的是Socket編程接口，所以首先由Socket層來處理）。所謂accept函數，其實抽象的是TCP的連接建立過程。accept函數返回的新socket其實指代的是本次創建的連接，而一個連接是包括兩部分信息的，一個是源IP和源端口，另一個是宿IP和宿端口。所以，accept可以產生多個不同的socket，而這些socket里包含的宿IP和宿端口是不變的，變化的只是源IP和源端口。這樣的話，這些socket宿端口就可以都是80，而Socket層還是能根據源/宿對來準確地分辨出IP包和socket的歸屬關系，從而完成對TCP/IP協議的操作封裝！而同時，放火墻的對IP包的處理規則也是清晰明了，不存在前面設想的種種復雜的情形。


明白socket只是對TCP/IP協議棧操作的抽象，而不是簡單的映射關系，這很重要！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的socket跟TCP/IP 的关系,单台服务器上的并发TCP连接数可以有多少的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。