单机如何实现百万并发TCP连接

一开始我无法理解，单机怎么可能实现百万并发连接，因为系统可用端口数只有：65535 - 1024 = 64511，每个TCP连接需要占用一个独立的端口，那最多也只能做到6W多并发连接。然而我忽视了一个很基本的问题，端口号在同一个IP下不能重复，但我们可以给一个网卡绑定多个IP地址，如果单机要主动发起100万并发连接，我们最少需要使用17个IP地址。

TCP服务器监听在指定端口接收客户端连接后，创建一个新的socket用于同客户端进行读写数据，但该socket并不需要也不会绑定一个新的端口，所以对于TCP服务器来说，不存在端口不够用的情况，TCP服务器能够保持多少个并发连接取决于服务器性能、内存大小、带宽大小以及服务器端设置（例如：进程能打开的文件数等）。以100W连接数为例，所需要总内存大小大约为：1,000,000 20K = 20G, 广播一个1KB的消息需要占用的带宽：1,000,000 1K = 1000M，所需打开文件描述符1,000,000个。

对于TCP服务器连接数压力测试来说，瓶颈在客户端，因为每个客户端要连接到TCP服务端需要使用一个本地端口，而对于一个IP地址来说，端口范围就是：0-65536，其中还要一些端口被系统或其他程序使用。所以从一台主机单个IP上发起同TCP服务器的连接数理论最大值为65535，当然我们可以给该主机绑定N个IP地址，同时从多个IP发起连接，所以理论上客户端可以发起的连接数为：IP数*65535，这时客户端的CPU、内存和带宽以及文件句柄资源就是限制。

线程是相对独立的执行单位，是计算机系统进行调度的最小单位，其切换由操作系统控制，称之为短作业调度。换句话说您没有任何必要去手动调度线程。如果您想要实现的是连接分配的话，请参考您的操作系统的进程间通信和同步文档，一般底层编程都是通过共享存储区，消息队列等方式实现的。如果是高层次的库实现网络通信，请参考库文档，比如C#和Java都提供了足够的接口实现此类功能。

大家都知道各类网络服务器程序的编写步骤，并且都知道网络服务器就两大类：循环服务和并发服务。这里附上源代码来个小结吧。

一、 循环服务

循环网络服务器编程实现的步骤是这样的：

建立socket（这里用到socket()函数及函数setsockopt()）

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把socket和IP地址及端口绑定（这里用到bind函数）

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开始监听（这里用到listen()函数）

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----------------------- | 有连接|

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| 接受新的连接（这里用到accept()函数）

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| 从连接里读取数据（这里用到recv()系统函数，当然也可以是read()函数） |

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| \|/ |

| 返回信息给连接（这里用到send()系统函数，当然也可以是write()函数）|

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| ||

| /\ |

| /\ |

| / \ |

| | 还有数据 |-Y-------------------------------------------------------

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这种服务器模型是典型循环服务，如果不加上多进程/线程技术，此种服务吞吐量有限，大家都可以看到，如果前一个连接服务数据没有收发完毕后面的连接没办法处理。所以一般有多进程技术，对一个新连接启用一个新进程去处理，而监听socket继续监听。

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