解决有趣的问题
实验目的
测试 packetdrill socket 基础参数。
此实验纯属个人研究，基本是想到什么测试什么，简单记录一下。
基础脚本
# cat tcp_3hs_000.pkt// TCP 基础之三次握手0 socket(..., SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3+0 setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [1], 4) = 0+0 bind(3, ..., ...) = 0+0 listen(3, 1) = 0+0 < S 0:0(0) win 10000 <mss 1460>+0 > S. 0:0(0) ack 1 <...>+0.01 < . 1:1(0) ack 1 win 10000+0 accept(3, ..., ...) = 4
实验测试一
测试脚本...0 socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3// domain，指定 AF_INET或0 socket(..., SOCK_STREAM, 0) = 3// protocol，指定值 0...测试结果抓包结果均一样，无区别。
实验测试二
测试脚本# cat tcp_3hs_003.pkt...+0 setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [0], 4) = 0// SO_REUSEADDR 设置为 0 的情况...测试结果测试抓包结果一样，无区别，但个人理解和测试脚本有关。在上述基础测试脚本下，一方面是脚本执行完毕后即RST了连接，并无TIME_WAIT状态，另一方面脚本每次执行所模拟出的服务器端IP基本都不相同，综合起来看SO_REUSEADDR暂时没有起到相应作用。但正常情况下，对于packetdrill，设置SO_REUSEADDR的主要作用，应该是在重新执行测试脚本时,可以快速重复绑定之前的地址，避免bind错误，以方便快速重新执行测试脚本。
实验测试三
内核版本 5.15.0，简单测试下 SO_REUSEADDR 选项SO_REUSEADDR 测试脚本# cat tcp_3hs_004.pkt0 socket(..., SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3+0 setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [1], 4) = 0// SO_REUSEADDR 设置为 1 的情况+0 bind(3, ..., ...) = 0+0 listen(3, 1) = 0+0 < S 0:0(0) win 10000 <mss 1460>+0 > S. 0:0(0) ack 1 <...>+0.01 < . 1:1(0) ack 1 win 10000+0 accept(3, ..., ...) = 4+0 socket(..., SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 5+0 setsockopt(5, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [1], 4) = 0// SO_REUSEADDR 设置为 1 的情况+0 bind(5, ..., ...) = 0+0 listen(5, 1) = 0+0 < S 0:0(0) win 10000 <mss 1460>+0 > S. 0:0(0) ack 1 <...>+0.01 < . 1:1(0) ack 1 win 10000+0 accept(5, ..., ...) = 6+0 `sleep 1000000`测试结果，出现bind错误 Address already in use ，SO_REUSEADDR 未起作用。# packetdrill tcp_3hs_004.pkttcp_3hs_004.pkt:16: runtime error in bind call: Expected result 0 but got -1 with errno 98 (Address already in use)## ss -anto | grep 8080FIN-WAIT-1 0 1 192.168.201.65:8080 192.0.2.1:50579 timer:(on,1.280ms,3)#抓包结果，仅有一个连接的TCP三次握手数据包，而由于脚本的错误退出，最后也只有一个服务器发送的 FIN/ACK 数据包，无之前文章提到的另一个 RST/ACK 数据包。# tcpdump -i any -nn port 8080tcpdump: data link type LINUX_SLL2tcpdump: verbose output suppressed, use -v[v]... for full protocol decodelistening on any, link-type LINUX_SLL2 (Linux cooked v2), snapshot length 262144 bytes20:29:21.760392 ? In IP 192.0.2.1.50579 > 192.168.201.65.8080: Flags [S], seq 0, win 10000, options [mss 1460], length 020:29:21.760411 ? Out IP 192.168.201.65.8080 > 192.0.2.1.50579: Flags [S.], seq 58476127, ack 1, win 65535, options [mss 1460], length 020:29:21.770507 ? In IP 192.0.2.1.50579 > 192.168.201.65.8080: Flags [.], ack 1, win 10000, length 020:29:21.771384 ? Out IP 192.168.201.65.8080 > 192.0.2.1.50579: Flags [F.], seq 1, ack 1, win 65535, length 0
实验测试四
内核版本 5.15.0，简单测试下 SO_REUSEPORT 选项SO_REUSEPORT 测试脚本# cat tcp_3hs_005.pkt0 socket(..., SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3+0 setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, [1], 4) = 0// SO_REUSEPORT 设置为 1 的情况+0 bind(3, ..., ...) = 0+0 listen(3, 1) = 0+0 < S 0:0(0) win 10000 <mss 1460>+0 > S. 0:0(0) ack 1 <...>+0.01 < . 1:1(0) ack 1 win 10000+0 accept(3, ..., ...) = 4+0 socket(..., SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 5+0 setsockopt(5, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, [1], 4) = 0// SO_REUSEPORT 设置为 1 的情况+0 bind(5, ..., ...) = 0+0 listen(5, 1) = 0+0 < S 0:0(0) win 10000 <mss 1460>+0 > S. 0:0(0) ack 1 <...>+0.01 < . 1:1(0) ack 1 win 10000+0 accept(5, ..., ...) = 6+0 `sleep 1000000`测试结果，服务端相同 IP 和端口 bind 成功。# packetdrill tcp_3hs_005.pkt## ss -anto | grep 8080LISTEN 0 1 192.168.115.238:8080 0.0.0.0:*LISTEN 1 1 192.168.115.238:8080 0.0.0.0:*ESTAB 0 0 192.168.115.238:8080 192.0.2.1:50743ESTAB 0 0 192.168.115.238:8080 192.0.2.1:38365#抓包结果，分别有两个连接的TCP三次握手数据包。# tcpdump -i any -nn port 8080tcpdump: data link type LINUX_SLL2tcpdump: verbose output suppressed, use -v[v]... for full protocol decodelistening on any, link-type LINUX_SLL2 (Linux cooked v2), snapshot length 262144 bytes20:47:34.980397 tun0 In IP 192.0.2.1.38365 > 192.168.115.238.8080: Flags [S], seq 0, win 10000, options [mss 1460], length 020:47:34.980418 tun0 Out IP 192.168.115.238.8080 > 192.0.2.1.38365: Flags [S.], seq 1668991635, ack 1, win 65535, options [mss 1460], length 020:47:34.990514 tun0 In IP 192.0.2.1.38365 > 192.168.115.238.8080: Flags [.], ack 1, win 10000, length 020:47:34.990556 tun0 In IP 192.0.2.1.50743 > 192.168.115.238.8080: Flags [S], seq 0, win 10000, options [mss 1460], length 020:47:34.990561 tun0 Out IP 192.168.115.238.8080 > 192.0.2.1.50743: Flags [S.], seq 3447047094, ack 1, win 65535, options [mss 1460], length 020:47:35.000629 tun0 In IP 192.0.2.1.50743 > 192.168.115.238.8080: Flags [.], ack 1, win 10000, length 0
实验测试五
基于实验测试四的继续，因为脚本中的 +0 `sleep 1000000` 语句，实际上 packetdrill tcp_3hs_005.pkt 执行后并未退出，仍保持运行状态。这时候通过 CTRL+C 终止执行，会出现两种情况，如下。一、测试结果，可见脚本已执行到 sleep 语句后，被中止，ss 查询两条连接状态均为 FIN-WAIT-1。# packetdrill tcp_3hs_005.pkt^Ctcp_3hs_005.pkt:24: error executing `sleep 1000000` command: got signal 2 (Interrupt)## ss -anto | grep 8080FIN-WAIT-1 0 1 192.168.104.148:8080 192.0.2.1:37455 timer:(on,1.108ms,4)FIN-WAIT-1 0 1 192.168.104.148:8080 192.0.2.1:40257 timer:(on,1.108ms,4)#抓包结果，因为仅服务器端发出发 FIN，所以 FIN-WAIT-1 状态正确。22:59:35.247616 ? Out IP 192.168.104.148.8080 > 192.0.2.1.40257: Flags [F.], seq 1, ack 1, win 65535, length 022:59:35.247633 ? Out IP 192.168.104.148.8080 > 192.0.2.1.37455: Flags [F.], seq 1, ack 1, win 65535, length 0二、测试结果，对比第一种，可见脚本并未执行到 sleep 语句，被中止时无任何 Interrupt ，ss 查询仅有一条连接状态为 FIN-WAIT-1。# packetdrill tcp_3hs_005.pkt^C## ss -anto | grep 8080FIN-WAIT-1 0 1 192.168.142.124:8080 192.0.2.1:53475 timer:(on,060ms,5)抓包结果，通过 CTRL+C 终止执行后，53475 连接服务器端发出 FIN，所以进入 FIN-WAIT-1 状态，而 56315 连接服务器端直接由 RST 结束，因此 SS 无信息。19:41:34.166521 ? Out IP 192.168.142.124.8080 > 192.0.2.1.53475: Flags [F.], seq 1, ack 1, win 65535, length 019:41:34.166529 ? Out IP 192.168.142.124.8080 > 192.0.2.1.56315: Flags [R.], seq 1, ack 1, win 65535, length 0总结：上述脚本测试时，运行脚本--CTRL+C中止，不断重复的过程中，第一种和第二种情况会随机出现，并无规律。（注：个人能力有限，目前暂时没法解释相关现象，待继续研究看看能不能有新的发现）
实验测试六
测试脚本# cat tcp_3hs_006.pkt0 socket(..., SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3+0 setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [1], 4) = 0+0 bind(3, ..., ...) = 0+0 listen(3, 0) = 0// backlog 设置为 0 的情况。+0 < S 0:0(0) win 10000 <mss 1460>+0 > S. 0:0(0) ack 1 <...>+0.01 < . 1:1(0) ack 1 win 10000// 删除 accept()语句+0 `sleep 1000000`测试结果测试抓包结果一样，无区别root@hecs-132451:~# tcpdump -i any -nn port 8080tcpdump: data link type LINUX_SLL2tcpdump: verbose output suppressed, use -v[v]... for full protocol decodelistening on any, link-type LINUX_SLL2 (Linux cooked v2), snapshot length 262144 bytes21:17:32.528394 tun0 In IP 192.0.2.1.56835 > 192.168.137.78.8080: Flags [S], seq 0, win 10000, options [mss 1460], length 021:17:32.528417 tun0 Out IP 192.168.137.78.8080 > 192.0.2.1.56835: Flags [S.], seq 1596170924, ack 1, win 65535, options [mss 1460], length 021:17:32.538509 tun0 In IP 192.0.2.1.56835 > 192.168.137.78.8080: Flags [.], ack 1, win 10000, length 0原本实验是想测试 backlog 参数值为 0 的情况下，对于再一个新连接被拒绝的现象和结果。但是尝试过几个方式都没有成功，一是受限于模拟的tun0网卡，再次运行另一个packetdrill脚本无效，同时就算是能启用，也是不同的IP+端口；二是同一个packetdrill脚本，暂时没找到如何实现再次发起一个新连接，如果仍是以SO_REUSEPORT测试方式，仍是两个独立的socket，并不作用于受限于一个socket里的backlog 0。<对于packetdrill测试,backlog大小并不重要,这里设置为1仅是约定俗成的惯例。>，这句话忘了是在哪个文章中看到的，但既然是个人研究，也就测试了下，么有想到还是有坑，查询了很多资料，暂时还没有相关解决方法，个人对于packetdrill也才刚起步，希望之后的实验中能找到答案，先记录之，也希望有做过相关测试成功的同学告知方法，不甚感激，谢谢。
实验参考
Linux内核中reuseport的演进
https://segmentfault.com/a/1190000020524323
listen函数的backlog参数的本质
https://blog.csdn.net/qq_39781096/article/details/107934922
TCP 半连接队列和全连接队列
https://www.xiaolincoding.com/network/3_tcp/tcp_queue.html
TCP协议细节系列（9）：深入解析Linux下so_reuseaddr和so_reuseport选项
https://zhuanlan.zhihu.com/p/632831436
往期推荐
原文始发于微信公众号（Echo Reply）：Wireshark & Packetdrill | Socket 基础参数测试
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