Socket缓冲区大小修改与系统设置

每个Socket在Linux中都映射为一个文件，并与内核中两个缓冲区（读缓冲区、写缓冲区）相关联。

或者说，每个Socket拥有两个内核缓冲区。

有时，我们需要修改缓冲区的内核限制的最大值，使其符合我们的实际需求。

一、系统设置

[jiang@localhost ~]$ uname -a
Linux localhost.localdomain 2.6.32-642.el6.x86_64 #1 SMP Tue May 10 17:27:01 UTC 2016 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
[jiang@localhost ~]$ cat /proc/sys/net/core/rmem_max
124928
[jiang@localhost ~]$ cat /proc/sys/net/core/wmem_max
124928
[jiang@localhost ~]$ cat /proc/sys/net/core/rmem_default
124928
[jiang@localhost ~]$ cat /proc/sys/net/core/wmem_default
124928
  

rmem_max：一个Socket的读缓冲区可由程序设置的最大值，单位字节；
wmem_max：一个Socket的写缓冲区可由程序设置的最大值，单位字节；
rmem_default：一个Socket的被创建出来时，默认的读缓冲区大小，单位字节；
wmem_default：一个Socket的被创建出来时，默认的写缓冲区大小，单位字节；

注：/proc是一个很特殊的文件系统，其并非真实存在于物理磁盘，而是当前系统运行状态的一个映射，存在于RAM中。

二、应用程序级修改缓冲区大小

我们可以在程序中动态地修改（通过setsockopt系统调用）持有的有效Socket的读写缓冲区大小。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int main(int argc, char **argv)
{
     if (argc != 2)
     {
         printf("Usage: %s $RCFBUFSIZE\n", argv[0]);
         goto error;
     }

    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
     if (sockfd < 0)
     {
         printf("create socket error=%d(%s)!!!\n", errno, strerror(errno));
         goto error;
     }

    // 查看系统默认的socket接收缓冲区大小
     int defRcvBufSize = -1;
     socklen_t optlen = sizeof(defRcvBufSize);
     if (getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &defRcvBufSize, &optlen) < 0)
     {
         printf("getsockopt error=%d(%s)!!!\n", errno, strerror(errno));
         goto error;
     }
     printf("OS default udp socket recv buff size is: %d\n", defRcvBufSize);

    // 按照执行参数设置UDP SOCKET接收缓冲区大小
     int rcvBufSize = atoi(argv[1]);
     if (rcvBufSize <= 0)
     {
         printf("rcvBufSize(%d) <= 0, error!!!\n", rcvBufSize);
         goto error;
     }
     printf("you want to set udp socket recv buff size to %d\n", rcvBufSize);
     optlen = sizeof(rcvBufSize);
     if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &rcvBufSize, optlen) < 0)
     {
         printf("setsockopt error=%d(%s)!!!\n", errno, strerror(errno));
         goto error;
     }
     printf("set udp socket(%d) recv buff size to %d OK!!!\n", sockfd, rcvBufSize);

    // 查看当前UDP SOCKET接收缓冲区大小
     int curRcvBufSize = -1;
     optlen = sizeof(curRcvBufSize);
     if (getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &curRcvBufSize, &optlen) < 0)
     {
         printf("getsockopt error=%d(%s)!!!\n", errno, strerror(errno));
         goto error;
     }
     printf("OS current udp socket(%d) recv buff size is: %d\n", curRcvBufSize);

    close(sockfd);

    exit(0);

error:
     if (sockfd >= 0)
         close(sockfd);
     exit(1);
}  

编译 && 运行：

[jiang@localhost ~]$ gcc -o main main.c
[jiang@localhost ~]$ ./main 1024
OS default udp socket recv buff size is: 124928
you want to set udp socket recv buff size to 1024
set udp socket(3) recv buff size to 1024 OK!!!
OS current udp socket(2280) recv buff size is: 2280  

我们通过setsockopt系统调用成功地修改了sock的接收缓冲区大小。

但是，代码级的修改缓冲区大小，不是万能的，其受限于系统配置。

[jiang@localhost ~]$ ./main 1048576
OS default udp socket recv buff size is: 124928
you want to set udp socket recv buff size to 1048576
set udp socket(3) recv buff size to 1048576 OK!!!
OS current udp socket(249856) recv buff size is: 249856  

可见，我们希望设置接收缓冲区大小为1024*1024B（1MB），但实际并未达到我们的效果，虽然setsockopt成功了！

我们可以通过修改系统运行时的配置（/proc），来动态地“释放权限”，让应用程序可以设置更大的内核读写缓冲区。

三、系统配置级修改缓冲区大小

[jiang@localhost ~]$ su - root
Password: 
[root@localhost ~]# echo 262144 > /proc/sys/net/core/rmem_default
[root@localhost ~]# echo 1048576 > /proc/sys/net/core/rmem_max
[root@localhost ~]# logout
[jiang@localhost ~]$ cat /proc/sys/net/core/rmem_default
262144
[jiang@localhost ~]$ cat /proc/sys/net/core/rmem_max
1048576
[jiang@localhost ~]$ ./main 1048576
OS default udp socket recv buff size is: 262144
you want to set udp socket recv buff size to 1048576
set udp socket(3) recv buff size to 1048576 OK!!!
OS current udp socket(2097152) recv buff size is: 2097152  

我们在root下，修改了系统运行时的配置：

/proc/sys/net/core/rmem_default
/proc/sys/net/core/rmem_max  

我们设置读缓冲区默认值为256KB，最大值为1MB。

程序运行时，我们希望设置读缓冲区为1MB。

通过输出信息，我们可以验证，修改/proc中的配置文件，我们使得一个socket默认的读缓冲区为256KB，读缓冲区最大值为1MB。

setsockopt系统调用级设置受限于系统运行时配置，可以通过修改系统配置，使得程序设置更大的读写缓冲区。
需要注意的两点：

1.）当系统关机重启时，对/proc的修改，是否依然存在？

不会。这就比较重要，若服务器由于异常宕机，重启后失去了原有的设置，就有可能导致接收缓冲区过小，出现UDP丢包的可能。

2.）为什么我通过setsockopt设置读缓冲区值为rcvBufSize，但实际getsockopt获取的读缓冲区大小是2*rcvBufSize？

这个是和源码有关系。

（引用自：https://blog.csdn.net/liuguanghui1988/article/details/53375269）

case SO_SNDBUF:

if (val > sysctl_wmem_max)

val = sysctl_wmem_max;

if ((val * 2 ) < SOCK_MIN_SNDBUF)

sk->sk_sndbuf = SOCK_MIN_SNDBUF;

else

sk->sk_sndbuf = val * 2 ;  

系统这么做，猜测可能是由于UDP解包封包需要的额外的空间。

所以，我称r/wmem_max为：可由程序设置的缓冲区最大值。