测试的一些基本概念知识（TCP ）

Posted 2021-01-11 saryli

一、TCP报头部中的SYN、FIN、ACK：

ACK ： TCP协议规定，只有ACK=1时有效，也规定连接建立后所有发送的报文的ACK必须为1。

SYN(SYNchronization) ： 在连接建立时用来同步序号。当SYN=1而ACK=0时，表明这是一个连接请求报文。对方若同意建立连接，则应在响应报文中使SYN=1和ACK=1. 因此,  SYN置1就表示这是一个连接请求或连接接受报文。 

FIN （finis）即完，终结的意思， 用来释放一个连接。当 FIN = 1 时，表明此报文段的发送方的数据已经发送完毕，并要求释放连接。

二、一个TCP连接从开始到断开的几个状态

 

SYN_RECV表示正在等待处理的请求数；ESTABLISHED表示正常数据传输状态；TIME_WAIT表示处理完毕，等待超时结束的请求数。

状态：描述

CLOSED：无连接是活动的或正在进行

LISTEN：服务器在等待进入呼叫

SYN_RECV：一个连接请求已经到达，等待确认

SYN_SENT：应用已经开始，打开一个连接

ESTABLISHED：正常数据传输状态

FIN_WAIT1：应用说它已经完成

FIN_WAIT2：另一边已同意释放

ITMED_WAIT：等待所有分组死掉

CLOSING：两边同时尝试关闭

TIME_WAIT：另一边已初始化一个释放

LAST_ACK：等待所有分组死掉

三、TCP的发送缓冲区和接收缓冲区

TCP协议是作用是用来进行端对端数据传送的，那么就会有发送端和接收端，上篇博客讲了Socket默认是阻塞式的，在操作系统有两个空间即user space和kernal space。

每个Tcp socket连接在内核中都有一个发送缓冲区和接收缓冲区，TCP的全双工的工作模式以及TCP的流量(拥塞)控制便是依赖于这两个独立的buffer以及buffer的填充状态。

单工：只允许甲方向乙方传送信息，而乙方不能向甲方传送 ，如汽车单行道。

半双工：半双工就是指一个时间段内只有一个动作发生，甲方可以向乙方传送数据，乙方也可以向甲方传送数据，但不能同时进行，如一条窄马路同一时间只能允许一个车通行。

全双工：同时允许数据在两个方向上同时传输，它在能力上相当于两个单工通信方式的结合。

一个socket的两端，都会有send和recv两个方法，如client发送数据到server，那么就是客户端进程调用send发送数据，而send的作用是将数据拷贝进入socket的内核发送缓冲区之中，然后send便会在上层返回。

也就是说send()方法返回之时，数据不一定会发送到对端即服务器上去（和write写文件有点类似），send()仅仅是把应用层buffer的数据拷贝进socket的内核发送buffer中，发送是TCP的事情，和send其实没有太大关系。

 

接收缓冲区把数据缓存入内核，等待recv()读取，recv()所做的工作，就是把内核缓冲区中的数据拷贝到应用层用户的buffer里面，并返回。若应用进程一直没有调用recv()进行读取的话，此数据会一直缓存在相应socket的接收缓冲区内。对于TCP，如果应用进程一直没有读取，接收缓冲区满了之后，发生的动作是：收端通知发端，接收窗口关闭（win=0）。这个便是滑动窗口的实现。保证TCP套接口接收缓冲区不会溢出，从而保证了TCP是可靠传输。因为对方不允许发出超过所通告窗口大小的数据。 这就是TCP的流量控制，如果对方无视窗口大小而发出了超过窗口大小的数据，则接收方TCP将丢弃它。

查看socket发送缓冲区大小，cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem

 

四、限制连接数上涨的几个关键因素：

系统端口限制

Linux系统端口为short类型表示，数值上限为65535。假设分配压测业务可用端口范围为1024 - 65535，不考虑可能还运行着其它对外连接的服务，真正可用端口也就是64000左右（实际上，一般为了方便计算，一般直接设定为50000）。换言之，即在一台机器上一个IP，可用同时对外建立64000网络连接。

若是N个可用IP，理论上 64000*N，实际上还需要满足：

• 充足内存支持

1. tcp接收/发送缓冲区不要设置太大，tsung默认分配32K（可以修改成16K，一般够用了）
2. 一个粗略估算假设一个用户占用内存50k，1w用户占用500M内存，假设需要100w用户

100w/6w = 17个IP地址 ；500m * 100w/1024 = 50G内存 ；服务器单一IP 承载100万用户：1台主机+17台从机 ；若单机64G内存+17个IP可用IP地址 就一台就能搞定。

• 为多IP的压测端分配适合的权重，以便承担更多的终端连接
  

Linux系统打开文件句柄限制

系统打开文件句柄，直接决定了可以同时打开的网络连接数量，这个需要设置大一些，否则，你可能会在[email protected]文件中看到error_connect_emfile类似文件句柄不够使用的警告，建议此值要大于 > N * 64000。

修改linux系统参数。vi /etc/security/limits.conf 添加

*       soft    nofile  655350

*       hard    nofile  655350

*       soft    nproc  655350

*       hard    nproc  655350

修改以后保存，注销当前用户，重新登录，执行ulimit -a ,ok ,参数生效了：

注：nofile是代表最大文件打开数

nproc是操作系统级别对每个用户创建的进程数的限制

内存的影响：

一个网络Socket连接占用不多，但上万个或数十万等就不容小觑了，设置不当会导致内存直接成为屏障。

TCP接收、发送缓存

Tsung默认设置的网络Socket发送接收缓冲区为16KB，一般够用了。

[[email protected] ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem

4096 87380 4194304

此值会覆盖Linux系统设置接收、发送缓冲大小。

粗略的默认值计算，一个网络连接发送缓冲区 + 接收缓冲区，再加上进程处理连接堆栈占用，约40多K内存，为即计算方便，设定建立一个网络连接消费50K内存。

先不考虑其它因素，若我们想要从机模拟10W个用户，那么当前可用内存至少要剩余：50K * 100000 / 1000K = 5000M = 5G内存。针对一般服务器来讲，完全可满足要求（剩下事情就是要有两个可用IP了）。

 

五、服务器查看TCP连接数

命令：ss  -tan|awk ‘NR>1{++S[$1]}END{for (a in S) print a,S[a]}’

通过上述命令可以统计出TCP连接中处于各个状态的连接数，在经过Ng代理之后需要真实的连接数需要除以2，因为Client——nginx——Mqtt其实算是两个TCP连接。