linux 内核参数tcp_max_syn_backlog对应的队列最小长度

环境：centos7.4 内核版本3.10

内核参数net.ipv4.tcp_max_syn_backlog定义了处于SYN_RECV的TCP最大连接数，当处于SYN_RECV状态的TCP连接数超过tcp_max_syn_backlog后，会丢弃后续的SYN报文。

为了测试上述结论，首先将tcp_syncookies设置为0，并将net.ipv4.tcp_max_syn_backlog设置为2，测试拓扑为：1.1.1.1(client)------1.1.1.2:19090(server)，在client端添加如下iptables规则，在发送完SYN报文后，底层丢弃接收到的SYN/ACK报文

iptables -t filter -I INPUT -p tcp -m tcp --sport 19090  --tcp-flag SYN,ACK SYN,ACK -j DROP

但在实际测试中发现处于SYN_RECV状态的连接数可以大于设置的值2，且如果此时触发新的连接，该连接也能正常建链。难道tcp_max_syn_backlog没有生效？通过查找文档，发现在这篇文章中给出了原因。在内核net/core/request_sock.c中的实现如下，红色字体代码给出了计算tcp_max_syn_backlog的最小值。sysctl_max_syn_backlog的值对应手动设置的net.ipv4.tcp_max_syn_backlog的值。

int reqsk_queue_alloc(struct request_sock_queue *queue,unsigned int nr_table_entries)
{
    size_t lopt_size = sizeof(struct listen_sock);
    struct listen_sock *lopt;

    nr_table_entries = min_t(u32,nr_table_entries,sysctl_max_syn_backlog);
    nr_table_entries = max_t(u32,8);
    nr_table_entries = roundup_pow_of_two(nr_table_entries + 1);
    lopt_size += nr_table_entries * struct request_sock *);
    if (lopt_size > PAGE_SIZE)
        lopt = vzalloc(lopt_size);
    else
        lopt = kzalloc(lopt_size,GFP_KERNEL);
    if (lopt == NULL)
        return -ENOMEM;

    for (lopt->max_qlen_log = 3;
         (1 << lopt->max_qlen_log) < nr_table_entries;
         lopt->max_qlen_log++);

    get_random_bytes(&lopt->hash_rnd,sizeof(lopt->hash_rnd));
    rwlock_init(&queue->syn_wait_lock);
    queue->rskq_accept_head = NULL;
    lopt->nr_table_entries = nr_table_entries;

    write_lock_bh(&queue->syn_wait_lock);
    queue->listen_opt = lopt;
    write_unlock_bh(&queue->syn_wait_lock);

    return 0;
}

可以看到当sysctl_max_syn_backlog=2时，计算过程如下：

• • nr_table_entries = min_t(u32,sysctl_max_syn_backlog);nr_table_entries为listen backlog的值，即系统net.core.somaxconn的值，默认128。此处获取nr_table_entries和sysctl_max_syn_backlog的最小值，得出nr_table_entries=2
  • nr_table_entries = max_t(u32,8);计算nr_table_entries和8的最大值，此时得出nr_table_entries=8
  • nr_table_entries = roundup_pow_of_two(nr_table_entries + 1);计算(1UL << (ilog2((9) - 1) + 1))，即1<<3=16。这就是net.ipv4.tcp_max_syn_backlog的最小值

使用如下脚本模拟syn flood攻击，当 watch 'netstat -antp|grep SYN_RECV|wc -l' 等于16时，换一台机器连接server发现连接超时；设置tcp_syncookies=1，重复上面测试，当 watch 'netstat -antp|grep SYN_RECV|wc -l' 等于16时，换一台机器连接server发现此时连接成功。

#!/bin/sh
initPort=10000
for ((i=1; i<=200; i ++))
do
    initPort=$[initPort+1]
    sendip -v -p  ipv4 -is 1.1.1.1 -p tcp  -ts $initPort -td 19090 -tfs -tots 1.1.1.2
    sleep 0.5
done