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标题: Linux内核中reuseport的演进 [打印本页]

作者: 回头把L妖孽 时间: 2021-1-9 15:29
标题: Linux内核中reuseport的演进
转自：187J3X1
选项在Linux 3.9被引入内核，在这之前也有一个很像的选项。
如果你不太清楚这两者的区别和联系，建议搜索 How do SO_REUSEADDR and SO_REUSEPORT differ?。
如果不想读，那么下面这一节算是为懒人准备的。
[attach]56819[/attach]
SO_REUSEADDR 与 SO_REUSEPORT 是什么?
TCP/UDP用唯一标识一个连接。
任何时候，两条连接的五元组都不能完全相同，否则当收到一个报文时，协议栈没办法判断它是属于哪个连接的。
五元组里，在创建socket时确定，和在时确定，和在时确定。
当然，和在一些时候并不需要显式使用，不过这不在本文的讨论范围里。
那么，如果对socket设置了和选项，它们什么时候起作用呢？
答案是，也就在确定和时。
不同操作系统内核对待和的行为有少许差异，但它们都源自BSD。
因此，接下来就以BSD的实现为标准进行说明。
SO_REUSEADDR
假设我现在需要将绑定到，将绑定到(不考虑或者，因为表示让内核自动分配端口，一定不会冲突)。
如果，那么无论和的关系如何，两个都会成功。但如果，那么结果会是下面这样:
第一列表示是否设置，最后一列表示后绑定的socket是否能绑定成功。
：这里设置的对象是指后绑定的socket(也就是说不关心前一个是否设置)
可以看出，BSD的实现中可以让一个使用通配地址(0.0.0.0)，一个使用指定地址(192.168.1.0)的socket同时绑定成功。
还有一种应用情景：在中存在一个状态，它是指主动关闭的一端最后停留的阶段。
假设绑定到，在完成TCP通信后主动使用进入，此时，如果也去绑定，那么同样会得到错误，但如果设置了，那么就可以绑定成功。
SO_REUSEPORT
如果理解了，那么就很好理解了，它让两个socket可以绑定完全相同的。
提醒一下，以上的结果都是BSD的结果，Linux内核有一些不一样的地方，具体表现为
3.9版本支持，作为Server的TCP Socket一旦绑定到了具体的端口，启动了LISTEN，即使它之前设置过, 也不会生效。这一点Linux比BSD更加严格
3.9版本之前,作为Client的Socket，选项具有BSD中的的效果。这一点Linux又比BSD更加宽松。
Linux中reuseport的演进
Linux
下面看看具体是怎么做的: 内核socket使用字段表示是否设置了
表示一个绑定的端口。
上面结构中的表示该端口是否支持共享，所有共享该端口的socket挂到成员上。在用户使用时，内核使用TCP:,UDP:来绑定端口。
所以，当该端口支持共享，且socket也设置了并且不为状态时，此次可以成功。
3.9 =
版本内核增加了对的支持，可以绑定到相同的了。
这个时候，当Server收到Client发送的SYN报文时，会选择其中一个socket进行响应。
具体到实现，版本扩展了，将原来记录进行了拆分.
然后对也相应进行了扩展
而在绑定端口时，增加了一个队reuseport的通过条件
而当Client的SYN报文到达时，Server会首先根据本地端口(SYN报文的)计算出一条hash冲突链，然后遍历该链表上的所有Socket，根据四元组匹配程度进行打分；
如果使能了reuseport，那么可能有多个Socket都将拿到最高分，此时内核将随机选择一个进行后续处理。
举个栗子，假设内核有4条listening socket的hash冲突链，然后用户建立了4个Server：A、B、C、D，监听的地址和端口如下图所示，A和B使能了。
冲突链是以端口为Key的，因此A、B、D会挂到同一条冲突链上。
如果此时收到对端一个SYN报文，那么内核会遍历，为上面的7个socket进行打分，而由于B监听的是精确的地址，所以B的得分会比A高，内核最终选择出一个SocketB进行后续处理。
4.5
从上面的例子可以看出，当收到SYN报文时，内核一定会遍历一条完整hash冲突链，为每一个socket进行打分，这稍微有些多余。
因此，在4.5版本中，内核引入了，它将绑定到同一个IP和Port，并且设置了选项的socket组织到一个内部。
[attach]56820[/attach]
这个特性在4.5版本只支持UDP,而在4.6版本开始支持TCP(patch)。
这样在查找listen socket时，内核将不用再遍历整个冲突链，而是在找到一个合格的socket时，如果它设置了就直接找到它所属的,从中选择一个进行后续处理。

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