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家好，我是老楊。
在知乎上刷到一個問題，叫做“一臺主機上只能保持最多 65535 個 TCP 連接嗎？”
關注度極高，想著咱們粉絲也一定有興趣，就展開聊一聊。
對技術感興趣，是做我們這一行必須要有的品質之一，但對技術有執念，想要一個個學深學透，是優秀的網工才會有的特點。
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說回正題，在聊這個問題之前，我需要先給小白們搞定一下基礎概念。
到底什么是TCP？
你去隨便百度一下，你就會收獲到這一段話：
“TCP傳輸控制協議（Transmission Control Protocol）是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層通信協議，由IETF的RFC 793定義。”
看的云里霧里不要緊，我們轉換成人話就能聽上一聽。
如果你想要和女朋友24小時聯系，永遠不分開，你就需要一個東西把你倆千里姻緣一線牽起來。
這個東西，可能是麻繩，可能是月老的紅繩，可能是電話線，也可能是TCP協議。
TCP是面向連接的，也就是說，TCP的目的就是為了連接A和B，在這個層面上，它起到了“連接”作用。
如果僅僅是“連接”，還不能滿足你和你女朋友“24小時聯系，永遠不分開”的要求。
畢竟，可能這繩子質量不好給整斷了，月老一個不開心把你倆紅繩給拆了，又或者是電話沒信號了，都會影響你的穩定性需求。
那這時候，用TCP連接，就不會有這個問題，因為TCP連接的過程很坎坷，正因為坎坷，所以十分“可靠”。
這就是被人耳熟能詳的“三次握手”、“四次揮手”。
網絡環境十分復雜，接受的是來自四面八方全方位的包，將其送到準確的目的地，還要保證穩定的連接，是件很難的事情。
為了實現這個愿望，TCP不得不煞費苦心的經過3+4的握手揮手，保證一個數據順利傳遞到對方那里。
從某個層面來說，山盟海誓都不如TCP傳輸的可靠性來的有價值。
最后，TCP的連接傳輸是基于字節流的，這句話怎么理解？
要知道哈，通過TCP發送出去的消息，是被操作系統拆分成一個一個的報文來發送的。
報文的內容不是完整的，要等所有的報文都到位，進行組裝后，你才能收到一個完整的信息，最后讓女朋友看到那句：“我好想你啊，出來吃飯吧！”
那么，TCP連接如此復雜，一臺主機上真的能保持最多 65535 個 TCP 連接嗎？
繼續往下看。
簡單介紹完了TCP，你或許對TCP和他的連接方式產生了興趣。
這里需要再給你延展兩個概念，一個是第一點提及的“三次握手”，第二個“TCP四元組”，幫助我們更好回答文章開頭的技術問題。
01三次握手，怎么握的？
TCP的“三次握手”你可以理解為是TCP發功時所需要的儀式。
因為TCP常常用來發送大批量的數據，所以，為了提供可靠的的傳送服務，TCP在發送數據之前，都需要用一種特定的順序將數據包編號，并將這些數據包傳送給目標，再確認消息。
當對應的程序收到數據后，確認收到也需要用到TCP。
其實，三次握手就是為了對每次發送的數據量進行跟蹤與協商，確保數據段的發送和接收同步，根據所接收到的數據量而確認數據發送、接收完畢后何時撤消聯系，并建立虛連接。
那說了半天，到底握手是怎么握？
Step 1
TCP客戶端準備發送一個syn段，用來指明客戶打算鏈接的服務器端口以及isn（初始序號）。那么這個syn就被稱為“報文段1”。
Step 2
那么，接下來，TCP服務端就會發回包含TCP服務端isn的syn段（即報文段2）作為回應。與此同時，TCP服務端會將確認序號設置為TCP客戶端的isn+1，以對TCP客戶端的s y n報文段進行確認。
Step 3
最后，TCP客戶端也必須將確認的序號設置為TCP服務端的isn+1，作為對TCP服務端syn報文段的確認（即報文段3）這三個報文段就代表了連接的建立，而這個過程，就是TCP的三次握手（three-wayhandshake）。
謝希仁版的《計算機網絡》里說過，TCP的握手，其實是為了保證雙方互相明確對方收發能力的最低值。兩次太少，四次太多，三次正正好。
而且啊，其實不論握手多少次都不能確認一條信道是“可靠”的，但通過3次握手可以至少確認它是“可用”的，再往上加握手次數，其實就不過是提高“它是可用的”這個結論的可信程度。
而且嚴格來說，三次握手其實是雙方各握手一次，然后各確認一次，其中，一次握手+確認是合并在一起的，這才是“三次”的由來。
02 TCP四元組
如何唯一確定一個 TCP 連接，這就不得不提到TCP 四元組這個概念，它可以唯一的確定一個連接。
到底啥是TCP四元組？
四元組包括：源地址、源端口、目的地址、目的端口。
其中，源地址和目的地址的字段（32 位）是在 IP 頭部中，作用是通過 IP 協議發送報文給對方主機。
源端口和目的端口的字段（16 位）是在 TCP 頭部中，作用是告訴 TCP 協議應該把報文發給哪個進程。
通過TCP四元組，你才能標識到一個TCP連接數：{localip, localport,remoteip,remoteport}={本地ip，本地port，遠程ip，遠程port}
所以，整體過程應該是：
server事先在某個固定端口監聽，client主動發起連接，經過三次握手后建立tcp連接。
接下來，確定了單位值，也確定了連接過程，我們就可以推算到底標題中的數字對還是不對了。
先從這句話的字面意思去剖析，答案肯定是錯誤的。
因為，1個IP可能的確最多只能65535個連接，但是一臺主機可以有多個IP，所以這句話本身是有一定歧義的。
再者，我們來聊這個65535次的問題。
要解釋好這個問題，就要先說清楚65535這個數字到底從哪里來的。
在Linux系統中，如果兩個設備要通信，相互之間就得建立TCP連接，為了讓雙方互相認識，Linux系統需要用TCP四元組來唯一標識一個TCP連接。
IP和端口就相當于小區地址和門牌號，只有拿到這些信息，通信的雙方才能互相認知。
在Linux系統中，表示端口號（port）的變量占16位，這就決定了端口號最多有2的16次方個，即65536個，另外端口0有特殊含義不給使用，這樣每個服務器最多就有65535個端口可用。
所以，65535代表Linux系統支持的TCP端口號數量，在TCP建立連接時會使用。
但是，一般的系統里 1024 以下的端口都是保留的，所以沒法用。可用的大約就是64000個。
這僅僅是端口數量，和連接數是有區別的，實際上客戶端可以發出的連接遠遠不止這個數。
Linux服務器在交互時，一般有兩種身份：客戶端或者服務器端。
端口port主要用在服務器和客戶端的“握手認識”過程，一旦互相認識了，就會生成新的socket進行通信。
這時候port就不再需要了，可以給別的socket通信去使用，所以很明顯TCP連接的數量可以大于TCP端口號的數量65,535。
客戶端 IP 和 端口是可變的，理論值計算公式就是：最大TCP連接數=客戶端的IP數 x 客戶端的端口數
對 IPv4，客戶端的 IP 數最多為 2 的 32 次方，客戶端的端口數最多為 2 的 16 次方，也就是服務端單機最大 TCP 連接數，約為 2 的 48 次方。
當然，服務端最大并發 TCP 連接數遠不能達到理論上限，會受很多因素影響，比如文件描述符限制和內存限制等。
看到這里，你是否有所收獲？
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