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在Linux系統(tǒng)中，Socket是一種可用于網(wǎng)絡(luò)通信的抽象容器。通過Socket，不同的進(jìn)程之間可以進(jìn)行信息的發(fā)送和接收。為了讓Socket能夠更好地完成通信任務(wù)，我們需要對其參數(shù)進(jìn)行配置。本文將深入解析在Linux系統(tǒng)下配置Socket的各個參數(shù)以及如何通過這些參數(shù)來優(yōu)化Socket的性能。
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Socket的參數(shù)分類
在Linux系統(tǒng)中，Socket的參數(shù)可以根據(jù)其功能分為以下三個分類：
1. Socket選項(xiàng)參數(shù)
Socket選項(xiàng)參數(shù)是用于配置Socket行為的參數(shù)，它們可以在Socket創(chuàng)建時或運(yùn)行時通過setsockopt()函數(shù)來進(jìn)行設(shè)置。Socket選項(xiàng)參數(shù)包括一系列的選項(xiàng)，每個選項(xiàng)都使用一個整數(shù)標(biāo)識符來標(biāo)識。這些選項(xiàng)可用于配置如何處理入站和出站數(shù)據(jù)、如何接受連接、如何設(shè)置Socket以接收UDP數(shù)據(jù)包等等。
2. Socket傳輸參數(shù)
Socket傳輸參數(shù)是用于配置Socket傳輸層行為的參數(shù)。這些參數(shù)包括Socket緩沖區(qū)內(nèi)存的大小、Socket重傳控制參數(shù)、TCP滑動窗口大小、Nagle算法開關(guān)等。這些參數(shù)直接影響Socket在傳輸數(shù)據(jù)時的速度和效率。
3. Socket系統(tǒng)參數(shù)
Socket系統(tǒng)參數(shù)是系統(tǒng)級別的參數(shù)，它們用于配置與Socket相關(guān)的系統(tǒng)行為。這些參數(shù)包括最多可以打開的Socket數(shù)量、TCP連接的更大數(shù)量、TCP更大窗口大小、TCP/IP協(xié)議棧的更大收發(fā)緩沖區(qū)大小等。這些參數(shù)可以通過在系統(tǒng)范圍內(nèi)設(shè)置來控制Socket的行為。
Socket選項(xiàng)參數(shù)詳解
Socket選項(xiàng)參數(shù)可以用來調(diào)整Socket的行為，這些選項(xiàng)通常在Socket創(chuàng)建時或運(yùn)行時通過setsockopt()函數(shù)進(jìn)行設(shè)置。以下是一些常用的選項(xiàng)：
1. SO_REUSEADDR
這個選項(xiàng)用于避免“Address already in use”異常。它使得一個Socket可以重復(fù)綁定到相同的地址，這樣即使一個Socket在之前被使用，也可以通過對它執(zhí)行close()操作來釋放該地址。這個選項(xiàng)在服務(wù)器開發(fā)中經(jīng)常使用。
2. SO_RCVBUF 和SO_SNDBUF
這兩個選項(xiàng)用于設(shè)置Socket接收和發(fā)送緩沖區(qū)的大小。Socket緩沖區(qū)的大小可以影響Socket的傳輸速度和延遲。如果緩沖區(qū)太小，它會導(dǎo)致Socket需要更頻繁地進(jìn)行發(fā)送和接收，從而影響Socket的性能。因此，在處理大量數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序中，需要使用足夠大的緩沖區(qū)?？梢酝ㄟ^setsockopt()函數(shù)來設(shè)置這兩個選項(xiàng)。
3. SO_KEEPALIVE
這個選項(xiàng)用于確保客戶端和服務(wù)器之間的Socket連接一直保持活躍狀態(tài)。如果Socket連接在一段時間內(nèi)沒有數(shù)據(jù)傳輸，則Socket會自動關(guān)閉。使用SO_KEEPALIVE選項(xiàng)可以讓Socket在沒有數(shù)據(jù)傳輸時定期發(fā)送一個探測信號，以確認(rèn)連接是否仍然保持活躍狀態(tài)。
Socket傳輸參數(shù)詳解
Socket傳輸參數(shù)用于配置Socket傳輸層的行為。這些參數(shù)可以直接影響Socket傳輸數(shù)據(jù)時的速度和效率。以下是一些常用的選項(xiàng)：
1. TCP_NODELAY
這個選項(xiàng)用于開啟或關(guān)閉Nagle算法。Nagle算法是一個用于減少網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)議層的適應(yīng)性算法，它會緩存小數(shù)據(jù)包以縮減網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。在某些場景下，通過關(guān)閉Nagle算法可以提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。
2. TCP_QUICKACK
這個選項(xiàng)用于開啟或關(guān)閉快速應(yīng)答。快速應(yīng)答可以讓TCP不再按照標(biāo)準(zhǔn)的ACK確認(rèn)機(jī)制來回復(fù)TCP連接的確認(rèn)消息，從而提高Socket的性能。
3. TCP_MAXSEG
這個選項(xiàng)用于設(shè)置TCP的更大分段大小。更大分段大小指定每個TCP數(shù)據(jù)包的大小，它可以影響Socket傳輸數(shù)據(jù)時的性能和速度。
Socket系統(tǒng)參數(shù)詳解
Socket系統(tǒng)參數(shù)用于配置Socket的系統(tǒng)級別行為。以下是一些常用的選項(xiàng)：
1. net.ipv4.tcp_max_tw_buckets
這個選項(xiàng)用于設(shè)置TCP連接的更大數(shù)量。如果需要處理大量的TCP連接，可以通過增加此參數(shù)的值來提高系統(tǒng)的性能。
2. net.core.somaxconn
這個選項(xiàng)用于設(shè)置在一個時間內(nèi)可以同時打開的更大Socke數(shù)量。增加這個值可以在高負(fù)載系統(tǒng)下提高Socket的性能。
3. net.ipv4.tcp_max_orphans
這個選項(xiàng)用于設(shè)置內(nèi)核中保持的TCP套接字的更大數(shù)量，這些套接字處于CLOSE_WT狀態(tài)，但沒有任何相關(guān)進(jìn)程在處理它們。
本文介紹了在Linux系統(tǒng)下配置Socket的各個參數(shù)。理解這些參數(shù)的作用對于優(yōu)化Socket的性能和解決一些網(wǎng)絡(luò)問題非常關(guān)鍵。當(dāng)我們遇到網(wǎng)絡(luò)性能問題時，可以通過調(diào)整這些參數(shù)來對Socket進(jìn)行優(yōu)化。在實(shí)際應(yīng)用開發(fā)中，我們需要根據(jù)不同的場景和需求來合理地配置這些參數(shù)，從而保證應(yīng)用程序的穩(wěn)定性和性能。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- Linux 進(jìn)程間套接字通信（Socket)基礎(chǔ)知識
- 簡述linux下，從socket寫入和讀取的函數(shù)，read/write和send/recv函數(shù)的含義并解釋其接口意義？簡答題
Linux 進(jìn)程間套接字通信（Socket)基礎(chǔ)知識
姓名：羅學(xué)元 學(xué)號： 學(xué)院：廣州研究院
【嵌牛導(dǎo)讀】Linux進(jìn)程間套接字通信基礎(chǔ)
【嵌牛鼻子】Linux 進(jìn)程間套接字及通信介紹
【嵌牛提問】Linux進(jìn)程間套接字包含哪些內(nèi)容，如何實(shí)現(xiàn)通信
一、套接字（Socket）通信原理
套接字通信允許互聯(lián)的位于不同計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程之間實(shí)現(xiàn)通信功能。
二、套接字的屬性
套接字的特性由3個屬性確定，它們分別是：域、類型和協(xié)議。
1. 套接字的域
它指定套接字通信中使用的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，最常見的套接字域是AF_INET，它指的是Internet網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)客戶使用套接字進(jìn)行跨網(wǎng)絡(luò)的連接時，它就需要用到服務(wù)器計(jì)算機(jī)的IP地址和端口來指定一臺聯(lián)網(wǎng)機(jī)器上的某個特定服務(wù)，所以在使用socket作為通信的終點(diǎn)，服務(wù)器應(yīng)用程序必須在開始通信之前綁定一個端口，服務(wù)器在指定的端口等待客戶的連接。
另一個域AF_UNIX表示UNIX文件系統(tǒng)，就是文件輸入/輸出，它的地址就是文件名。
2. 套接字類型
因特網(wǎng)提供了兩種通信機(jī)制：流（stream）和數(shù)據(jù)報(bào)（datagram），因而套接字的類型也就分為流襲配局套接字和數(shù)據(jù)報(bào)套接字。我們主要看流套接字。
流套接字由類型SOCK_STREAM指定，它們是在AF_INET域中通過TCP/IP連接實(shí)現(xiàn)，同時也是AF_UNIX中常用的套接字類型。
流套接字提供的是一個有序、可靠、雙向字節(jié)流的連接，因此發(fā)送的數(shù)據(jù)可以確保不會丟失、重復(fù)或亂序到達(dá)，而且它還有一定的出錯后重新發(fā)送的機(jī)制。
與流套接字相對的是由類型SOCK_DGRAM指定的數(shù)據(jù)報(bào)套接字，它不需要建立連接和維持一個連接，它賣頌們在AF_INET中通常是通過UDP/IP實(shí)現(xiàn)的。它對可以發(fā)送的數(shù)據(jù)的長度有限制，數(shù)據(jù)報(bào)作為一個單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)消息被傳輸，它可能丟失、復(fù)制或錯亂到達(dá)，UDP不是一個可靠的協(xié)議，但是它的速度比較高，因?yàn)樗⒉恍枰偸且⒑途S持一個連接。
3.套接字協(xié)議
只要底層的傳輸機(jī)制允許不止一個協(xié)議來提供要求的套接字類型，我們就可以為套接字選擇一個特定的協(xié)議。通常只需要使用默認(rèn)值。
三、套接字地址
每個套接字都有其自己的地址格式，對于AF_UNIX域套接字來說，它的地址由結(jié)構(gòu)sockaddr_un來描述，該結(jié)構(gòu)定義在頭文件
struct sockaddr_un{
sa_family_t sun_family; //AF_UNIX，它是一個短整型
char sum_path; //路徑名
};
對于AF_INET域套接字來說，它的地址結(jié)構(gòu)由sockaddr_in來描述，它至少包括以下幾個成員：
struct sockaddr_in{
short int sin_family; //AN_INET
unsigned short int sin_port; //端口號
struct in_addr sin_addr; //IP地址
}
而in_addr被定義為：
struct in_addr{
unsigned long int s_addr;
}
四、基于流套接字的客戶/服務(wù)器的工作流程
使用socket進(jìn)行進(jìn)程通信的進(jìn)程采用的客戶/服務(wù)器系統(tǒng)是如何工作的呢？
1.服務(wù)器端
首先，服務(wù)器應(yīng)用程序用系統(tǒng)調(diào)用socket來創(chuàng)建一個套接字，它是系統(tǒng)分配給該服務(wù)器進(jìn)程的類似文件描述符的資源，它不能與其他的進(jìn)程共享。
接下來，服務(wù)器進(jìn)程會給套接字起個名字，我們使用系統(tǒng)調(diào)用bind來給套接字命名拍讓。然后服務(wù)器進(jìn)程就開始等待客戶連接到這個套接字。
然后，系統(tǒng)調(diào)用listen來創(chuàng)建一個隊(duì)列，并將其用于存放來自客戶的進(jìn)入連接。
最后，服務(wù)器通過系統(tǒng)調(diào)用accept來接受客戶的連接。它會創(chuàng)建一個與原有的命名套接不同的新套接字，這個套接字只用于與這個特定客戶端進(jìn)行通信，而命名套接字（即原先的套接字）則被保留下來繼續(xù)處理來自其他客戶的連接。
2.客戶端
基于socket的客戶端比服務(wù)器端簡單。同樣，客戶應(yīng)用程序首先調(diào)用socket來創(chuàng)建一個未命名的套接字，然后講服務(wù)器的命名套接字作為一個地址來調(diào)用connect與服務(wù)器建立連接。
一旦連接建立，我們就可以像使用底層的文件描述符那樣用套接字來實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)的通信。
簡述linux下，從socket寫入和讀取的函數(shù)，read/write和send/recv函數(shù)的含義并解釋其接口意義？簡答題
Ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t nbytes);
write的返回值大于0，表示寫了部分?jǐn)?shù)據(jù)或者是全部的數(shù)據(jù)，這樣用一個while循環(huán)不斷的寫入數(shù)據(jù)，但是沒枝循環(huán)過程中的buf參數(shù)和nbytes參數(shù)是我們自己來更新的，返回值小于0，此時出錯了，需要根據(jù)錯誤類型進(jìn)行相應(yīng)的處理
Ssize_t read(int fd,void *buf,size_t nbyte)
Read函數(shù)是負(fù)責(zé)從fd中讀取內(nèi)容，當(dāng)讀取成功時，read返回實(shí)際讀取到的字節(jié)數(shù)，如果返回值是0，表示已經(jīng)讀取到文件的結(jié)束了，小于0表示是讀取錯誤。
Recv函數(shù)和send函數(shù)
Recv函數(shù)和read函數(shù)提供了read和write函數(shù)一樣的功能，不同的是他們提供了四個參數(shù)。
Int
recv(int fd,void *buf,int len,int flags)
Int
send(int fd,void *buf,int len,int flags)
前面的三個參數(shù)和read、write函數(shù)是一樣的。第四個參數(shù)可以是0或者是一下組合：
MSG_DONTROUTE：不查找表
是send函數(shù)使用的標(biāo)志，這個梁察游標(biāo)志告訴IP，目的主機(jī)在本地網(wǎng)絡(luò)上，沒有必要查找表，這個標(biāo)志一般用在網(wǎng)絡(luò)診斷和路由程序里面。
MSG_OOB：接受或者發(fā)生帶外數(shù)據(jù)
表示可以接收和發(fā)送帶外數(shù)據(jù)。
MSG_PEEK：查看數(shù)據(jù)，并不從系統(tǒng)緩沖區(qū)移走數(shù)據(jù)
是recv函數(shù)使用的橡銷標(biāo)志，表示只是從系統(tǒng)緩沖區(qū)中讀取內(nèi)容，而不清楚系統(tǒng)緩沖區(qū)的內(nèi)容。這樣在下次讀取的時候，依然是一樣的內(nèi)容，一般在有過個進(jìn)程讀寫數(shù)據(jù)的時候使用這個標(biāo)志。
MSG_WAITALL：等待所有數(shù)據(jù)
是recv函數(shù)的使用標(biāo)志，表示等到所有的信息到達(dá)時才返回，使用這個標(biāo)志的時候，recv返回一直阻塞，直到指定的條件滿足時，或者是發(fā)生了錯誤。
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