PHP Swoole与TCP三次握手

握手常见问题

1、连接拒绝
2、Operation now in progress
  多是因为丢包、错误ip、backlog满了&阻塞&tcp_abort_on_overflow=0
3、min(maxconn, backlog) ss -lt

连接拒绝

在TCP三次握手的时候，客户端发送SYN这个包给服务端，服务端不接受这个请求，操作系统直接返回了一个RST的包，来拒绝连接的请求。

最常见的情况就是客户端去请求某个服务器，服务端没有绑定对应的端口。

测试代码如下，服务端代码：

 <?php
 ​
 $server = new \Swoole\Server('127.0.0.1', 9501);
 ​
 $server->set([
     'work_num' => 2,
     'backlog' => 128,
 ]);
 ​
 $server->on('connect', function ($server, $fd)
 {
     echo "Client: Connect.\n";
 });
 ​
 $server->on('receive', function ($server, $fd, $reactor_id, $data)
 {
     var_dump($data);
 });
 ​
 $server->on('close', function ()
 {
     var_dump('close');
 });
 ​
 $server->start();

这里，服务端绑定的端口是9501。

启动服务器：

 ~/codeDir/phpCode/hyperf-skeleton # php server.php 

客户端代码：

<?php
​
$client = new \Swoole\Client(SWOOLE_SOCK_TCP, SWOOLE_SOCK_SYNC);
var_dump($client->connect('127.0.0.1', 9500));

这里，客户端请求的端口是9500。

启动客户端：

~/codeDir/phpCode/hyperf-skeleton # php client.php
​
Warning: Swoole\Client::connect(): connect to server[127.0.0.1:9500] failed, Error: Connection refused[111] in /root/codeDir/phpCode/hyperf-skeleton/client.php on line 4
bool(false)
~/codeDir/phpCode/hyperf-skeleton # 

我们发现，报错：

Error: Connection refused[111]

Operation now in progress

这个错误的绝大部分原因是因为连接超时了。

丢包

例如路由器、网关出现了故障，包被丢了。

错误ip

例如客户端请求了一个错误的ip，那么路由器自然也就路由不到。

测试代码如下，客户端代码：

<?php
​
$client = new \Swoole\Client(SWOOLE_SOCK_TCP, SWOOLE_SOCK_SYNC);
var_dump($client->connect('8.8.8.8', 9501));

这里，我访问的是谷歌的DNS服务器。因为我没有翻墙，所以是访问不了这个IP的。因此，我们发送的包是到达不了8.8.8.8服务器的。

启动客户端：

~/codeDir/phpCode/hyperf-skeleton # php client.php
​
Warning: Swoole\Client::connect(): connect to server[8.8.8.8:9501] failed, Error: Operation in progress[115] in /root/codeDir/phpCode/hyperf-skeleton/client.php on line 4
bool(false)
~/codeDir/phpCode/hyperf-skeleton # 

我们发现，报错：

Error: Operation in progress[115]

backlog

服务器在三次握手的最后一次，即收到客户端发来的ACK包的时候，会把建立好的连接放到backlog队列里面。如果Swoole一直不accept连接，那么这个backlog队列很快就会满。backlog队列满了之后，服务端就会丢弃三次握手的SYN包，让客户端重新去连接服务端。

测试代码如下，服务端代码：

 <?php
 ​
 $server = new \Swoole\Server('127.0.0.1', 9501, SWOOLE_BASE);
 ​
 $server->set([
     'work_num' => 2,
     'backlog' => 128,
 ]);
 ​
 $server->on('connect', function ($server, $fd)
 {
     echo "Client: Connect.\n";
     sleep(1000);
 });
 ​
 $server->on('receive', function ($server, $fd, $reactor_id, $data)
 {
     var_dump($data);
 });
 ​
 $server->on('close', function ()
 {
     var_dump('close');
 });
 ​
 $server->start();

要想测试backlog问题必须在Swoole的SWOOLE_BASE模式下，默认的SWOOLE_PROCESS模式是没有这个问题的。

这里，我们的backlog大小是128。

然后，我们通过sleep(1000);来阻塞住进程，使得Swoole不会继续accept连接，从而导致backlog队列在某个时刻变满。

客户端代码：

 <?php
 ​
 $i = 0;
 while (true)
 {
     $client = new \Swoole\Client(SWOOLE_SOCK_TCP, SWOOLE_SOCK_SYNC);
     if ($client->connect('127.0.0.1', 9501) == false)
     {
         break;
     }
 }

我们启动服务器：

~/codeDir/phpCode/hyperf-skeleton # php server.php
​

然后启动客户端：

~/codeDir/phpCode/hyperf-skeleton # php client.php
省略了其他的输出
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
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bool(true)
bool(true)
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bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
bool(true)
​
Warning: Swoole\Client::connect(): connect to server[127.0.0.1:9501] failed, Error: Operation in progress[115] in /root/codeDir/phpCode/hyperf-skeleton/client.php on line 7
bool(false)
​
Warning: Swoole\Client::connect(): connect to server[127.0.0.1:9501] failed, Error: Operation in progress[115] in /root/codeDir/phpCode/hyperf-skeleton/client.php on line 7
bool(false)
^C
~/codeDir/phpCode/hyperf-skeleton # 

我们会发现，过一段时间，客户端这边会报错：

Error: Operation in progress[115]

服务端这边输出：

~/codeDir/phpCode/hyperf-skeleton # php server.php
Client: Connect.
​

因为当Swoole服务器从backlog队列里面accept一个连接的时候，才会触发onReceive回调函数。所以，当服务端accept一个连接之后，Swoole自己就会陷入阻塞，不会再accept了。但是需要注意的是，尽管Swoole服务器自身是阻塞的，操作系统还会继续去把建立好的连接放入backlog队列里面。所以，backlog队列会满。

SYN Flood

除了三次握手成功之后会使用到的backlog队列，还有一个SYN队列。也就是在三次握手时候，客户端给服务端发送了SYN包，服务端会有一个SYN队列来维护。

与其有关的内核配置：

tcp_max_syn_backlog
tcp_synack_retries
tcp_syncookies

其中，tcp_max_syn_backlog就是这个SYN队列的长度。如果大量的SYN包把SYN队列塞满了，那么其他正常的连接过来，服务端就无法处理。

SYN Flood攻击就是客户端疯狂的给服务端发送SYN包，然后服务端每次都会把请求放到SYN队列里面。但是，客户端不给服务端回ACK包。如果客户端不回ACK包，那么服务端就会给客户端回SYN + ACK包，即第二次握手发送的包。而回复SYN + ACK包的次数就是由tcp_synack_retries参数决定的。如果把tcp_synack_retries设置为0，那么如果服务端没有收到ACK包，那么服务端就不会重试发送SYN + ACK包了，这样就减少了SYN队列里面那个请求的存活时间。

tcp_syncookies的原理就是，客户端发送SYN包的时候，不会维护SYN队列，而是返回一个cookie给客户端。然后客户端发送第三次握手的时候，携带这个cookie值，只有这个cookie验证通过，服务端才会给连接分配资源。