java网络-TCP/IP 三次握手与四次分手-实践

学习，学习一个知识就像扒洋葱，从外向里一层一层的扒。

通过上一篇 java网络-TCP/IP 三次握手与四次分手-理论 ，我们在理论上了解了 tcp/ip 的知识。

在学习的路上，能具体就不抽象，能看见就不想象，能操作就不猜想。

实践是检验真理的唯一标准。实践也是彻底学懂的不二方法。

参考理论部分 java网络-TCP/IP 三次握手与四次分手-理论 的三次握手和四次分手流程图，我们从方法调用入手，随着方法调用的进行，我们观察方法调用执行后那一时刻系统内核关于进程、socket、文件描述符、系统函数的信息

理论

三次握手流程图

四次分手流程图

场景实践

通过运行java程序观察握手过程

java - socket可运行代码

server socket

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.net.StandardSocketOptions;

public class SocketIOPropertites {

    private static final int RECEIVE_BUFFER = 10;
    private static final int SO_TIMEOUT = 0;
    private static final boolean REUSE_ADDR = false;
    private static final int BACK_LOG = 2;
    private static final boolean CLI_KEEPALIVE = false;
    private static final boolean CLI_OOB = false;
    private static final int CLI_REC_BUF = 20;
    private static final boolean CLI_REUSE_ADDR = false;
    private static final int CLI_SEND_BUF = 20;
    private static final boolean CLI_LINGER = true;
    private static final int CLI_LINGER_N = 0;
    private static final int CLI_TIMEOUT = 0;
    private static final boolean CLI_NO_DELAY = false;
    
    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket server = null;
        try {
            server = new ServerSocket();
            server.bind(new InetSocketAddress( 9090), BACK_LOG);
            server.setReceiveBufferSize(RECEIVE_BUFFER);
            server.setReuseAddress(REUSE_ADDR);
            server.setSoTimeout(SO_TIMEOUT);
        } catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
        System.out.println("server up use 9090!");

        while (true) {
            try {
                int read = System.in.read();  //分水岭：
                System.out.println("read: " + read);

                Socket client = server.accept();
                System.out.println("client port: " + client.getPort());

                client.setKeepAlive(CLI_KEEPALIVE);
                client.setOOBInline(CLI_OOB);
                client.setReceiveBufferSize(CLI_REC_BUF);
                client.setReuseAddress(CLI_REUSE_ADDR);
                client.setSendBufferSize(CLI_SEND_BUF);
                client.setSoLinger(CLI_LINGER, CLI_LINGER_N);
                client.setSoTimeout(CLI_TIMEOUT);
                client.setTcpNoDelay(CLI_NO_DELAY);

                new Thread(() -> {
                    while (true) {
                        try {
                            InputStream in = client.getInputStream();
                            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
                            char[] data = new char[1024];
                            int num = reader.read(data); //阻塞2
                            if (num > 0) {
                                System.out.println("client read some data is :" + num + " val :" + new String(data, 0, num));
                            } else if (num == 0) {
                                System.out.println("client readed nothing!");
                                continue;
                            } else {
                                System.out.println("client readed -1...");
                                client.close();
                                break;
                            }

                        } catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
                    }
                }).start();
            } catch (IOException e) {e.printStackTrace();
            }finally {
                try {
                    server.close();
                } catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
            }
        }
    }
}

client socket

import java.io.*;
import java.net.Socket;

public class SocketClient {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            Socket client = new Socket("127.0.0.1",9090);
            client.setSendBufferSize(20);
            client.setTcpNoDelay(false);
            client.setOOBInline(false);
            
            OutputStream out = client.getOutputStream();

            InputStream in = System.in;
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));

            while(true){
                String line = reader.readLine();
                if(line != null ){
                    byte[] bb = line.getBytes();
                    for (byte b : bb) {
                        out.write(b);
                    }
                }
            }
        } catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
    }
}

两个 java 文件放到一个目录中，如/Users/study/tcp_ip/

-rw-r--r--  1 xxx  staff   808B  8 16 22:51 SocketClient.java
-rw-r--r--  1 xxx  staff   2.2K  8 16 22:52 SocketIOPropertites.java

运行java程序&实时观察与分析

我们首先在端口开启5个window窗口，分别叫 w1,w2,w3,w4,w5

• w1: 运行 server socket程序: javac SocketIOPropertites.java && java SocketIOPropertites
• w2: 运行 client socket程序: javac SocketClient.java && java SocketClient
• w3: 执行netstat -natp|grep -e ‘9090’
• w4: 执行lsof -p
• w5: 执行tcpdump -nn -i eth0 port 9090

Tips

• lsof: 查看在某一刻一个进程的所有文件描述符的信息
• netstat/ss: 查看内核中的socket的建立过程
• tcpdump -nn -i eth0 port xxx: 监听某个端口，抓取它的数据包

命令安装

压测工具-ab

1、客户端上安装ab压测工具：yum install httpd-tools
2、进行并发请求，请求前开启两端的抓包

$ ab -n 100 -c 10 http://172.23.133.138:8000/
-n 100 表示总共发送100个请求。
-c 10 表示并发数为10，也就是同时尝试建立1000个连接

三次握手-实践

第一次握手丢了-实践

第二次握手丢了-实践

第三次握手丢了-实践

四次分手-实践

第一次分手丢了-实践

第二次分手丢了-实践

第三次分手丢了-实践

第四次分手丢了-实践

半连接队列溢出-实践

全连接队列溢出-实践

辅助

解决过程中用到的资料

精讲TCPIP

代码：bjmashbing-sysio

TCP半连接全连接（一） – 全连接队列相关过程

从一次线上问题说起，详解 TCP 半连接队列、全连接队列

tcp-连接建立

tcp-3-way-handshake-process