SYN: Synchronize Sequence Numbers。同步序列号
服务端的优化
当服务器收到 SYN 报文后,服务器会立刻回复 SYN+ACK 报文,既确认了客户端的序列号,也把自己的序列号发给了对方。此时,服务器端出现了新连接,状态是 SYN_RCV(RCV 是 received 的缩写)。这个状态下,服务器必须建立一个 SYN 半连接队列来维护未完成的握手信息,当这个队列溢出后,服务器将无法再建立新连接。
优化1: 调大SYN 半连接队列.
优化2: 如果 SYN 半连接队列已满,只能丢弃连接吗?并不是这样,开启 syncookies 功能就可以在不使用 SYN 队列的情况下成功建立连接。syncookies 是这么做的:服务器根据当前状态计算出一个值,放在己方发出的 SYN+ACK 报文中发出,当客户端返回 ACK 报文时,取出该值验证,如果合法,就认为连接建立成功,如下图所示。
优化3:
当 accept 队列满导致服务器丢掉了 ACK.这时候可以等待进程取走accept连接,等待客户端重新发送ACK.
也可以调整accept 队列
如何绕过3次握手
Google 提出了 TCP fast open 方案(简称TFO),客户端可以在首个 SYN 报文中就携带请求,这节省了 1 个 RTT 的时间。
为了让客户端在 SYN 报文中携带请求数据,必须解决服务器的信任问题。因为此时服务器的 SYN 报文还没有发给客户端,客户端是否能够正常建立连接还未可知,但此时服务器需要假定连接已经建立成功,并把请求交付给进程去处理,所以服务器必须能够信任这个客户端。
TFO 到底怎样达成这一目的呢?它把通讯分为两个阶段,第一阶段为首次建立连接,这时走正常的三次握手,但在客户端的 SYN 报文会明确地告诉服务器它想使用 TFO 功能,这样服务器会把客户端 IP 地址用只有自己知道的密钥加密(比如 AES 加密算法),作为 Cookie 携带在返回的 SYN+ACK 报文中,客户端收到后会将 Cookie 缓存在本地。
之后,如果客户端再次向服务器建立连接,就可以在第一个 SYN 报文中携带请求数据,同时还要附带缓存的 Cookie。很显然,这种通讯方式下不能再采用经典的“先 connect 再 write 请求”这种编程方法,而要改用 sendto 或者 sendmsg 函数才能实现。
服务器收到后,会用自己的密钥验证 Cookie 是否合法,验证通过后连接才算建立成功,再把请求交给进程处理,同时给客户端返回 SYN+ACK。虽然客户端收到后还会返回 ACK,但服务器不等收到 ACK 就可以发送 HTTP 响应了,这就减少了握手带来的 1 个 RTT 的时间消耗。