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传输层三次握手中性能优化

2022-07-16 19:12:00 【富士康质检员张全蛋】

服务器三次握手流程示例

当理解了三次握手当中的状态变迁之后，就可以进一步的去探讨客户端与服务器在实现当中的一些特点。这样我们就能够直到如何进行性能优化，以及握手当中的一些安全攻击问题。

首先以服务器为例，来看看三次握手的流程。

首先客户端发来syn分组到达了服务器，服务器内核，也就是对tcp的实现，会将syn分组插入到syn对列当中，同时会发出syn+ack，这个时候连接的状态为syn-received的状态，什么时候会从syn-received状态变为establish的状态呢？它会在客户端再次发来ack分组之后就会进入establish状态了。

但实际上在操作系统内核当中会将syn从syn队列当中移出，再塞入accept队列，这样我们的应用程序nginx tomcat在调用accept的方法的时候就从accept队列当中将之前的连接拿出来给相关的方法去使用了。

所以在这个过程当中可以看到这个syn的队列长度和accept队列长度和我们的负载都是相关的。

如果面对的是每秒几十万请求高负载的机器，那么对syn队列和accept队列也是需要延长的。

超时时间与缓冲队列

怎么样对syn accept队列进行延长呢？

客户端优化

• 应用层 connect 超时时间调整（客户端也可以调整，客户端调用connect方法的时候，通常会有一个connect_timeout，去设置超时时间）

服务端优化

• 操作系统内核限制调整

• 服务器端 SYN_RCV 状态

• net.ipv4.tcp_max_syn_backlog：SYN_RCVD 状态连接的最大个数（调整sync队列的大小）

• net.ipv4.tcp_synack_retries：被动建立连接时，发SYN/ACK的重试次数（当我们发送SYN/ACK之后，长时间没有得到ack响应，我们可能要重发SYN/ACK的重试次数）

客户端 SYN_SENT 状态

• net.ipv4.tcp_syn_retries = 6 主动建立连接时，发 SYN 的重试次数（客户端发完syn，其实就进入了syn_sent状态，在syn_sent状态的时候，对于linux上面的负载均衡，或者向其他服务器建立大量连接的时候，也可以通过syn_retries来设置重发syn的重试次数）

• net.ipv4.ip_local_port_range = 32768 60999 建立连接时的本地端口可用范围（划定更大的源端口的范围）

• ACCEPT队列设置（一样可以通过backlog设置）

Fast Open 降低时延

三次握手当中有没有进一步的优化空间呢？

比如发起http get的请求，需要进行三次握手，发出syn 收到一个syn+ack，下一个ack当中带一个http get请求，这里其实是用了两个rtt的时间。

tcp提供了一个叫fast open的功能，它在做什么样的事情呢？第一次去建立连接的时候，server会给他生成一个cookie，在发送syn+sck的时候，将cookie给了我们的client，client会缓存这个cookie，所以第一次发起连接的时候还是要提供两个rtt才能将get请求发出去，以及收到对方的响应。

但是在第二次发送请求的时候，我们就跳过了三次握手，因为cookie当中维护了上一次建立连接当中相关的信息，比如窗口，时间戳等等tcp的选项参数。

直接将cooki在syn当中发给server，而且可以将get请求也发给server，这样就使用了tcp fsat open。实际上就消除了三次握手rtt的时延。