一、理论知识
Socket 编程时,单机最多可以建立多少个 TCP 连接,受到操作系统的影响。
Windows 下单机的TCP连接数受多个参数影响:
最大TCP连接数
[HKEY_LOCAL_MACHINE \System \CurrentControlSet \Services \Tcpip \Parameters]
TcpNumConnections = 0x00fffffe (Default = 16,777,214)
以上注册表信息配置单机的最大允许的TCP连接数,默认为 16M。这个数值看似很大,这个并不是限制最大连接数的唯一条件,还有其他条件会限制到TCP 连接的最大连接数。
最大动态端口数
TCP客户端和服务器连接时,客户端必须分配一个动态端口,默认情况下这个动态端口的分配范围为 1024-5000 ,也就是说默认情况下,客户端最多可以同时发起3977 个Socket 连接。我们可以修改如下注册表来调整这个动态端口的范围
[HKEY_LOCAL_MACHINE \System \CurrentControlSet \Services \Tcpip \Parameters]
MaxUserPort = 5000 (Default = 5000, Max = 65534)
最大TCB 数量
系统为每个TCP 连接分配一个TCP 控制块(TCP control block or TCB),这个控制块用于缓存TCP连接的一些参数,每个TCB需要分配 0.5 KB的pagepool 和 0.5KB 的Non-pagepool,也就说,每个TCP连接会占用 1KB 的系统内存。
系统的最大TCB数量由如下注册表设置决定
[HKEY_LOCAL_MACHINE \System \CurrentControlSet \Services \Tcpip \Parameters]
MaxFreeTcbs = 2000 (Default = RAM dependent, but usual Pro = 1000, Srv=2000)
非Server版本,MaxFreeTcbs 的默认值为1000 (64M 以上物理内存)
Server 版本,这个的默认值为 2000。
也就是说,默认情况下,Server 版本最多同时可以建立并保持2000个TCP 连接。
最大TCB Hash table 数量
TCB 是通过Hash table 来管理的,下面注册表设置决定了这个Hash table 的大小
HKEY_LOCAL_MACHINE \System \CurrentControlSet \services \Tcpip \Parameters]
MaxHashTableSize = 512 (Default = 512, Range = 64-65536)
这个值指明分配 pagepool 内存的数量,也就是说,如果MaxFreeTcbs = 1000 , 则 pagepool 的内存数量为 500KB
那么 MaxHashTableSize 应大于 500 才行。这个数量越大,则Hash table 的冗余度就越高,每次分配和查找 TCP 连接用时就越少。这个值必须是2的幂,且最大为65536.
参考: IBM WebSphere Voice Server 在windows server 2003 下的典型配置
MaxUserPort = 65534 (Decimal)
MaxHashTableSize = 65536 (Decimal)
MaxFreeTcbs = 16000 (Decimal)
二、个人总结
TCP/IP协议规定的,只用了2个字节表示端口号。容易让人误解为1个server只允许连接65535个Client。
typedef struct _NETWORK_ADDRESS_IP
{
USHORT sin_port;//0~65535
ULONG in_addr;
UCHAR sin_zero[8];
} NETWORK_ADDRESS_IP, *PNETWORK_ADDRESS_IP;
(1)其实65535这个数字,只是决定了服务器端最多可以拥有65535个Bind的Socket。也就是说,最多可以开65535个服务器进程,但是你要知道这个能够连接客户端的数量没有任何关系,Accept过来的Socket是不需要Bind任何IP地址的,也没有端口占用这一说。作为Server端的Socket本身只负责监听和接受连接操作。
(2)TCP协议里面是用[源IP+源Port+目的IP+目的 Port]来区别两个不同连接,所以连入和连出是两个不同的概念。连出Connect就不错了,需要生成随机端口,这个是有限的连入的话, 因SOCKET的分配受内存分页限制,而连接受限制(WINDOWS)。
(3)所以,千万不要误以为1个server只允许连接65535个Client。记住,TCP连出受端口限制,连入仅受内存限制。
例如server,IP:192.168.16.254,Port:8009
Client1:IP:192.168.16.1,Port:2378
Client2:IP:192.168.16.2,Port:2378
Client1和Client2虽然Port相同,但是IP不同,所以是不同的连接。
(4)想让1个server并发高效得连接几万个Client,需要使用IOCP“完成端口(Completion Port)”的技术。
三、书籍推荐
《Linux多线程服务端编程:使用muduo C++网络库》,陈硕著。
请查阅“附录D,关于TCP并发连接的几个思考题与试验”。