减少 Linux 套接字上的 TCP 最大分段大小 (MSS)

Question

在我们的服务器需要更新资源不足的传感器/跟踪设备的固件的特殊应用程序中，我们遇到了一个问题，有时数据会丢失 远程设备（客户端）接收新固件的数据包。连接是 TCP/IP GPRS网络。该设备使用 SIM900 GSM 芯片作为网络接口。

出现问题的原因可能是设备接收了过多的数据。我们尝试减少 发送包裹的流量很少，但有时仍然会发生错误。

我们联系了SIM900芯片的当地零售商，他们也负责提供技术支持，并可能联系该芯片的中国制造商（simcom）。他们说首先我们应该尝试减少连接的 TCP MSS（最大段大小）。

在我们的服务器中我执行了以下操作：

static int
create_master_socket(unsigned short master_port) {

    static struct sockaddr_in master_address;
    int master_socket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(!master_socket) {
            perror("socket");
            throw runtime_error("Failed to create master socket.");
    }

    int tr=1;
    if(setsockopt(master_socket,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&tr,sizeof(int))==-1) {
            perror("setsockopt");
            throw runtime_error("Failed to set SO_REUSEADDR on master socket");
    }

    master_address.sin_family = AF_INET;
    master_address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    master_address.sin_port = htons(master_port);
    uint16_t tcp_maxseg;
    socklen_t tcp_maxseg_len = sizeof(tcp_maxseg);
    if(getsockopt(master_socket, IPPROTO_TCP, TCP_MAXSEG, &tcp_maxseg, &tcp_maxseg_len)) {
            log_error << "Failed to get TCP_MAXSEG for master socket. Reason: " << errno;
            perror("getsockopt");
    } else {
            log_info << "TCP_MAXSEG: " << tcp_maxseg;
    }
    tcp_maxseg = 256;
    if(setsockopt(master_socket, IPPROTO_TCP, TCP_MAXSEG, &tcp_maxseg, tcp_maxseg_len)) {
            log_error << "Failed to set TCP_MAXSEG for master socket. Reason: " << errno;
            perror("setsockopt");
    } else {
            log_info << "TCP_MAXSEG: " << tcp_maxseg;
    }
    if(getsockopt(master_socket, IPPROTO_TCP, TCP_MAXSEG, &tcp_maxseg, &tcp_maxseg_len)) {
            log_error << "Failed to get TCP_MAXSEG for master socket. Reason: " << errno;
            perror("getsockopt");
    } else {
            log_info << "TCP_MAXSEG: " << tcp_maxseg;
    }
    if(bind(master_socket, (struct sockaddr*)&master_address,
                            sizeof(master_address))) {
            perror("bind");
            close(master_socket);
            throw runtime_error("Failed to bind master_socket to port");

    }

    return master_socket;
}

运行上面的代码会产生：

I0807 ... main.cpp:267] TCP_MAXSEG: 536
E0807 ... main.cpp:271] Failed to set TCP_MAXSEG for master socket. Reason: 22 setsockopt: Invalid argument
I0807 ... main.cpp:280] TCP_MAXSEG: 536

正如您所见，输出第二行的问题：setsockopt 返回“Invalid argument”。

为什么会出现这种情况？我读到了有关设置 TCP_MAXSEG 的一些限制，但我没有遇到任何关于此类行为的报告。

谢谢， 丹尼斯

Answer 1

除了 xaxxon 的回答之外，我只是想记录一下我尝试强制我的 Linux 仅发送特定大小的最大 TCP 段（低于通常大小）的经验：

• 我发现最简单的方法是使用 iptables：

sudo iptables -A INPUT -p tcp --tcp-flags SYN,RST SYN --destination 1.1.1.1 -j TCPMSS --set-mss 200

这会覆盖出站连接上的远程传入 SYN/ACK 数据包，并强制 MSS 为特定值。

注意1：您在wireshark 中看不到此情况，因为在此发生之前wireshark 已捕获。

注 2：Iptables 不允许您“增加”MSS，只能降低它

• 或者，我也尝试设置套接字选项 TCP_MAXSEG，就像丹尼斯所做的那样。从 xaxxon 获取修复后，这也有效。

注意：您应该在连接建立后读取MSS值。否则它会返回默认值，这会让我（和丹尼斯）走上错误的轨道。

最后，我还遇到了一些其他事情：

• 我遇到了TCP-offloading问题，尽管我的MSS设置正确，但发送的帧仍然被wireshark显示为太大。 您可以通过以下方式禁用此功能：

  sudo ethtool -K eth0 tx off sg off tso off

  。我花了很长时间才弄清楚。

• TCP 有很多奇特的东西，比如 MTU 路径发现，它实际上尝试动态增加 MSS。有趣又酷，但显然令人困惑。但在我的测试中我没有遇到任何问题

希望这可以帮助有一天尝试做同样事情的人。

Answer 2

除非另有说明，optval 是一个指向 int 的指针。

但你使用的是 u_int16。 我没有看到任何说明该参数不是 int 的内容。

编辑：是的，这里是源代码，你可以看到：

637         if (optlen < sizeof(int))
638                 return -EINVAL;

Answer 3

请注意，所有 IPv4/IPv6 网络应能够处理至少 576 字节长的 IP 数据包（MTU - 最大传输单元）。 以太网上的正常 MTU 为 1500 字节。 543 的 MSS 符合 576 字节数据包长度，没有 IPv4 和 TCP 标头。 （1500 MTU 为 1460 MSS。） 因此，一种可能性是 TCP/IP 堆栈实现不允许 IPv4 数据包小于 543 MSS。