在没接触过这个问题之前,自然会想到服务器端连接数是由服务器端口号限制的。但这其实是一个很严重的误解,要解决这个问题,必须理解socket的连接过程。

以python为例,tcp服务端socket需要经过如下的初始化步骤:

import socket

# 建立socket对象
s = socket.socket()
# 初始化地址,注意这里用的是一个元组
addr = ("127.0.0.1", 43211)
# 绑定
s.bind(addr)
# 监听
s.listen(5)					

这时服务端的socket就准备好了,进到下一步等待connect的阶段:accept。看一下accept的说明:

Accept a connection. The socket must be bound to an address and listening for connections. The return value is a pair (conn, address) where conn is a new socket object usable to send and receive data on the connection, and address is the address bound to the socket on the other end of the connection.

accept会返回一个元组,包含一个新的socket对象和客户端的地址。这个新的对象用于发送或接收数据。

就是说,对于TCP服务端来说,返回的新的socket对象,和最开始用于listen的socket对象是不一样的。也就是说,最开始绑定了端口和主机的socket对象是专门用于接收连接请求的。

我们实际使用一下这个函数:

# 客户端运行
import socket

s = socket.socket()
s.connect(("127.0.0.1", 43211))
# 服务端
s.accept()
# (<socket.socket fd=568, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=(\'127.0.0.1\', 43211), raddr=(\'127.0.0.1\', 2588)>, (\'127.0.0.1\', 2588))

再来一遍

# 客户端运行
import socket

s = socket.socket()
s.connect(("127.0.0.1", 43211))
# 服务端
s.accept()
# (<socket.socket fd=468, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=(\'127.0.0.1\', 43211), raddr=(\'127.0.0.1\', 2823)>, (\'127.0.0.1\', 2823))

可以看到,每次返回的socket的包含了协议,服务端地址+端口号和客户端地址+端口号。这个五元组唯一标识了这个连接,也就是说限制单机TCP最大连接数的因素,从理论上来说是ip地址范围*端口范围,连接数最多是232*216=2^48。但实际情况中这个和设备的内存,一条tcp连接占用的内存有关,端口号的范围65535并不是单机服务器处理的连接数上限。

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