关于tcp:如何处理SYN

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SYN 是 TCP 三次握手的一部分，开发网络应用时通常不会关注，但它与申请中偶发
的长时延 (latency spike) 密切相关，是服务器保护环节中不可漠视的重要局部。如果
SYN 在发送过程中丢包了，通常客户端会在 1s, 3s, 7s, 15s, 31s 后重，这就是长提早
的起源之一。备受游戏公司困扰的 SYN Flood 攻打也是利用了 SYN 的特点。

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如上面 TCP 状态图的上局部所示，当利用 listen() 之后，就能够接管 SYN 并发送
SYN+ACK，进入 SYN RECEIVED 状态；期待收到 ACK 之后，进入 ESTABLISHED
状态。之后就能够被利用 accept()。

这意味着一个 TCP 连贯的建设过程里，有两个期待：1 是期待 ACK，2 是期待利用
accept()。Linux 应用 2 个队列实现这两次期待，队列中保留
struct inet\_request\_sock 构造。咱们不思考非凡状况，如 TCP\_SAVED\_SYN,
TCP\_DEFER\_ACCEPT, TCP\_FAST\_OPEN。

第一个队列是 SYN queue (也叫未实现队列)，当收到 SYN 并返回 SYN+ACK 之后，
连贯会保留在这个队列中，并期待 ACK，连贯进入 SYN RECEIVED 状态。期待 ACK
超时的话会重传 net.ipv4.tcp_synack_retries 次。因为 SYN Cookie 的存在，
这个队列的长度并不非常重要。

第二个队列是 Accept queue (也叫实现队列)，当收到 ACK 当前，连贯从 SYN queue
移除，保留到 Accept queue 中，进入 ESTABLISHED 状态，期待利用调用 accept()。
如果队列满了会发送 RST。

SYN Queue 的长度由 /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog 管制。Accept queue
的长度由 listen() 的第二个参数 backlog 限度，并且不能大于
/proc/sys/net/core/somaxconn。somaxconn 在 Linux 5.4 之前默认值是 128，5.4
之后改成了 4096。

这个问题常常被提出：backlog 应该设置为多少？

答案是看状况。大多数状况这个参数不重要，Golang 1.11 之前甚至不能扭转这个参数。
如果新建连贯十分频繁，或者设置了 TCP\_DEFER\_ACCEPT，能够设置得大一些。
但设置过大也是不对的，1 个 inet_requst_sock 占用 256 字节呢。

有些系统管理员会倡议设置一个十分大的 backlog 而且让 net.core.somaxconn
也十分大。这实际上是覆盖了应用程序的问题，如果应用程序始终来不及生产，队列
大也没有多少意义，反而会早场客户端的长时延。不如设置一个短的队列，用 RST
尽早通知客户端出了某些问题，可能须要重连，如果设置了适合的负载均衡器，重连时
可能就是好的。

我个别设置 listen(fd, -1)，而后依据状况批改 somaxconn 的值。

应用上面的命令能够查看某个端口的 SYN Queue 元素数量：

ss -n state syn-recv sport = :80 | wc -l

应用上面的命令能够查看某个端口的 Accept Queue 元素数量，其中 Recv-Q 就是
Accept Queue 元素数量，而 Send-Q 是 backlog 参数。

ss -plnt sport = :80

有几个变量能够查看队列满的次数：

TcpExtListenOverflows 是 Accept Queue 满而无奈服务的次数
TcpExtTCPReqQFullDoCookies 是 SYN Queue 满而转为 Syn Sookie 的次数。

应用下列命令查看这些变量：

nstat -az TcpExtListenOverflows

依据理论须要调整 somaxconn 即可。

1996 年之前，不停地发送 SYN 能够另服务器 SYN Queue 满从而进行服务，直到
SYN Cookie 呈现。这种攻打就是 SYN Flodd，只须要大量的带宽，发送不算太多的
报文，就能够让 SYN Queue 满，简略无效。

syn-flood.c 我不是喊你去攻打人家啊

因为 ACK 的 ack 值就是 SYN+ACK 的 seq 值，能够 SYN 的哈希值保留到 seq 里，
收到 ACK 的时候再验证。这样就不再须要 SYN Queue 了：

+----------+--------+-------------------+
|  6 bits  | 2 bits |     24 bits       |
| t mod 32 |  MSS   | hash(ip, port, t) |
+----------+--------+-------------------+

开启 syn cookie (net.ipv4.tcp_timestamps=1，默认开启) 之后，SYN Queue
满时会启用这个性能，用以防备 SYN Flood。比拟麻烦的问题就是，这会向网络中发送
大量没用的 SYN+ACK。

Linux 4.4 之前，SYN 的解决是很慢的，而后他们把一个内核锁去掉了，当初根本不须要
适度放心 SYN Flood 的问题。

正文完