Linux 使用TCP_INFO查询TCP连接的状态信息

Linux 上可以使用TCP_INFO查询TCP连接状态信息包括：

发送方拥塞窗口阈值、发送方缓冲区拥塞窗口、advmss（Advertised MSS）、通过 ACK 确认的累计字节数等等

struct tcp_info {
	__u8	tcpi_state;
	__u8	tcpi_ca_state;
	__u8	tcpi_retransmits;
	__u8	tcpi_probes;
	__u8	tcpi_backoff;
	__u8	tcpi_options;
	__u8	tcpi_snd_wscale : 4, tcpi_rcv_wscale : 4;
	__u8	tcpi_delivery_rate_app_limited:1;

	__u32	tcpi_rto;
	__u32	tcpi_ato;
	__u32	tcpi_snd_mss;
	__u32	tcpi_rcv_mss;

	__u32	tcpi_unacked;
	__u32	tcpi_sacked;
	__u32	tcpi_lost;
	__u32	tcpi_retrans;
	__u32	tcpi_fackets;

	/* Times. */
	__u32	tcpi_last_data_sent;
	__u32	tcpi_last_ack_sent;     /* Not remembered, sorry. */
	__u32	tcpi_last_data_recv;
	__u32	tcpi_last_ack_recv;

	/* Metrics. */
	__u32	tcpi_pmtu;
	__u32	tcpi_rcv_ssthresh;
	__u32	tcpi_rtt;
	__u32	tcpi_rttvar;
	__u32	tcpi_snd_ssthresh;
	__u32	tcpi_snd_cwnd;
	__u32	tcpi_advmss;
	__u32	tcpi_reordering;

	__u32	tcpi_rcv_rtt;
	__u32	tcpi_rcv_space;

	__u32	tcpi_total_retrans;

	__u64	tcpi_pacing_rate;
	__u64	tcpi_max_pacing_rate;
	__u64	tcpi_bytes_acked;    /* RFC4898 tcpEStatsAppHCThruOctetsAcked */
	__u64	tcpi_bytes_received; /* RFC4898 tcpEStatsAppHCThruOctetsReceived */
	__u32	tcpi_segs_out;	     /* RFC4898 tcpEStatsPerfSegsOut */
	__u32	tcpi_segs_in;	     /* RFC4898 tcpEStatsPerfSegsIn */

	__u32	tcpi_notsent_bytes;
	__u32	tcpi_min_rtt;
	__u32	tcpi_data_segs_in;	/* RFC4898 tcpEStatsDataSegsIn */
	__u32	tcpi_data_segs_out;	/* RFC4898 tcpEStatsDataSegsOut */

	__u64   tcpi_delivery_rate;

	__u64	tcpi_busy_time;      /* Time (usec) busy sending data */
	__u64	tcpi_rwnd_limited;   /* Time (usec) limited by receive window */
	__u64	tcpi_sndbuf_limited; /* Time (usec) limited by send buffer */
};

1. `__u8 tcpi_state;`：表示 TCP 连接的状态。

2. `__u8 tcpi_ca_state;`：表示 TCP 拥塞控制状态。

3. `__u8 tcpi_retransmits;`：表示已经重传的数据包数量。

4. `__u8 tcpi_probes;`：表示发送的探测消息数量。

5. `__u8 tcpi_backoff;`：重传退避指数。

6. `__u8 tcpi_options;`：表示 TCP 选项的状态。

7. `__u8 tcpi_snd_wscale : 4, tcpi_rcv_wscale : 4;`：发送和接收窗口的缩放因子。

8. `__u8 tcpi_delivery_rate_app_limited:1;`：表示是否限制传输速率。

• 9-12行：`__u32` 类型的重传超时时间、ACK 超时时间、发送端最大段大小和接收端最大段大小。

• 14-18行：`__u32` 类型的未确认字节数、SACK（Selective Acknowledgment）个数、丢失的数据包数、重传的数据包数和 FACK（Forward Acknowledgment）个数。

• 20-23行：`__u32` 类型的最后发送数据时间、最后发送 ACK 时间、最后接收数据时间和最后接收 ACK 时间。

• 25-33行：`__u32` 类型的 PMTU（Path MTU）、接收拥塞窗口阈值、RTT（Round Trip Time）、RTTVAR（RTT 变化的方差）、发送方拥塞窗口阈值、发送方缓冲区拥塞窗口、advmss（Advertised MSS）和数据包重排序的数量。

• 35-36行：`__u32` 类型的接收 RTT（Round Trip Time）和接收窗口大小。

• 38行：`__u32` 类型的总的重传次数。

• 40-42行：`__u64` 类型的 pacing_rate、max_pacing_rate 和通过 ACK 确认的累计字节数。

• 44-45行：`__u32` 类型的发送段数和接收段数。

• 47-50行：`__u32` 类型的未发送字节数、最小 RTT（Round Trip Time）、接收到的数据包数和已发送的数据包数。

• 52行：`__u64` 类型的传输速率。

• 54-56行：`__u64` 类型的发送数据忙碌时间、受接收窗口限制的时间和受发送缓冲区限制的时间。

iperf 中的示例代码如下：

/*************************************************************/
void
save_tcpinfo(struct iperf_stream *sp, struct iperf_interval_results *irp)
{
#if (defined(linux) || defined(__FreeBSD__) || defined(__NetBSD__) || defined(__OpenBSD__)) && \
	defined(TCP_INFO)
    socklen_t tcp_info_length = sizeof(struct tcp_info);

    if (getsockopt(sp->socket, IPPROTO_TCP, TCP_INFO, (void *)&irp->tcpInfo, &tcp_info_length) < 0)
	iperf_err(sp->test, "getsockopt - %s", strerror(errno));

    if (sp->test->debug) {
	printf("tcpi_snd_cwnd %u tcpi_snd_mss %u tcpi_rtt %u\n",
	       irp->tcpInfo.tcpi_snd_cwnd, irp->tcpInfo.tcpi_snd_mss,
	       irp->tcpInfo.tcpi_rtt);
    }

#endif
}