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你的端口号够用吗? 请问端口号的作用是什么

nanshan 2024-12-16 15:03 12 浏览 0 评论

TCP连接四元组：客户端IP、客户端PORT、服务端IP、服务端PORT。四元组可以唯一标识每个TCP连接。以下均以Linux系统为例讨论。

单机端口号上限为 65536，其中系统默认对外连接可用的端口号范围为 32768-61000，这个范围可以修改，但因为小于 1024 的端口号一方面属于知名端口，另一方面默认只能 root权限使用，故可用端口号范围最大设置到 1024-65535，这意味着单个IP同一时间对外建立连接的最大连接数是 64511。

如果是短连接，请求处理完成后客户端立即断开连接，那这个连接所占用的端口号可以马上重新使用吗？默认情况下不可以。因为连接由客户端释放，TCP会进入到TIME_WAIT状态（TCP传输需要保证最后的ACK不会丢失），默认保持2MSL，Linux默认2*60秒。就是说使用短连接并主动释放连接时，第一个释放掉的连接最早要120秒之后才能重用端口号，这意味着120秒内的最大连接数为64511，平均每秒 538个。

这是单机对外连接的上限吗？不是。因为单机也可以有多个ip，设置虚拟网卡，分配不同的IP地址，这样最大连接数就是 64511 * IP数量。这样理论上可以实现单机几十上百万的并发连接。

上面说的是客户端的情况，再讨论下服务端的情况。服务端通常是监听固定的IP端口。一个端口怎么支持高并发呢？参照TCP四元组，服务端ip端口固定的情况下，客户端ip端口改变，就能标识不同的TCP连接。服务器listen在绑定唯一端口号的socket_fd上，当有客户端请求建立连接时，服务器accept 并返回新的fd, 用于这个连接的数据传输，四元组还是那个四元组，但是每个连接有了自己专用的fd。所以对于服务器来说，用于接收客户端连接的时候，是没有端口号限制的，一个就够了，这里的上限是fd的数量，也是需要设置的。

但是现在的服务器通常有很多相互调用的情况， 比如有时候会调用第三方服务，这个时候我们的服务器变成了第三方服务的请求客户端，如果采用短连接形式，每个请求完成后主动断开连接，就和上面讨论客户端遇到的问题一样，请求量大时会产生大量TIME_WAIT，端口号短时间内不够用。所以服务端作为客户端请求其他服务时，还是要尽量用长连接或者连接池形式（还可以减少TCP连接、断开的开销）。

上面说服务器作为客户端时主动断开连接产生大量TIME_WAIT会有不好的影响，那么服务器作为服务端提供服务的时候，处理完成请求时主动断开连接，这时也会产生TIME_WAIT，这会有什么影响？答案是会短时间内占用很多fd，但不会影响端口号的使用，因为这时的连接四元组里的端口号都是服务器监听的唯一端口号。

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