深入解析 Linux tcp_info：TCP 狀態的實時監控利器
在開發和運維網絡服務時，我們常常遇到這些問題：
- 我的 TCP 連接為什么速度慢？
- 是發生了重傳，還是窗口太小？
- 擁塞控制到底有沒有生效？
這些問題的答案，其實隱藏在內核的 tcp_info 結構中。
本文將詳細介紹：
tcp_info是什么，怎么用？- 各字段含義和實際用途
- 在調優 TCP 服務中的應用實踐
一、什么是 tcp_info？
tcp_info 是 Linux 內核中定義的結構體，位于頭文件 <linux/tcp.h> 中。它提供了當前 TCP 連接的詳細狀態信息，可通過 getsockopt() 接口獲取。
典型用途：
- 網絡狀態實時觀測
- 性能數據收集（配合 Prometheus/Grafana）
- 排查連接卡頓、丟包、慢啟動等問題
二、如何使用 tcp_info
在 C/C++ 中獲取 tcp_info 數據很簡單：
#include <netinet/tcp.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>struct tcp_info info;
socklen_t len = sizeof(info);
getsockopt(sockfd, IPPROTO_TCP, TCP_INFO, &info, &len);
getsockopt() 會把當前 TCP 連接狀態寫入 info，我們就可以讀取并打印出相關字段。
在 Go、Python 等語言中也都有封裝可用。
三、tcp_info 字段詳解
以下是常用字段的解釋和典型用途：
| 字段 | 說明 | 工程應用 |
|---|---|---|
tcpi_state | TCP 狀態機（ESTABLISHED, TIME_WAIT 等） | 檢查連接生命周期 |
tcpi_retransmits | 重傳次數 | 排查丟包問題 |
tcpi_rtt | 當前 RTT（微秒） | 網絡延遲診斷 |
tcpi_rttvar | RTT 波動 | 抖動分析 |
tcpi_snd_cwnd | 擁塞窗口 | 擁塞控制效果評估 |
tcpi_snd_mss | 最大發送段大小 | 了解 MTU 限制 |
tcpi_total_retrans | 總重傳次數 | 連接穩定性指標 |
tcpi_unacked | 未確認的數據包數量 | 判斷發送瓶頸 |
tcpi_rcv_space | 接收緩沖區空間 | 判斷是否發生流控 |
示例打印：
state: ESTABLISHED
rtt: 12345 us
rttvar: 4000 us
cwnd: 20 segments
retransmits: 2
total_retrans: 4
unacked: 3
四、實際應用場景
1. 網絡連接性能監控
通過周期性抓取 tcp_info 數據，可以實現如下監控：
- RTT 抖動圖表
- 重傳率趨勢
- 擁塞窗口動態
適用于高頻交易系統、實時游戲、音視頻推流等對網絡敏感的服務。
2. 連接問題定位
案例：
用戶反饋網頁加載慢，但服務器響應快。
通過對 tcp_info 分析發現：
tcpi_rtt穩定- 但
tcpi_unacked長期維持高值 - 且
tcpi_snd_cwnd遲遲不增長
結論：鏈路存在丟包，TCP 卡在擁塞避免階段。
3. TCP 擁塞控制算法驗證
Linux 支持多種 TCP 擁塞控制算法（如 CUBIC、BBR）。tcp_info 可用于對比算法效果：
- BBR 下 cwnd 不受 ACK 驅動，但 RTT 波動更低
- CUBIC RTT 抖動大，重傳多但吞吐高
五、在系統中如何部署使用？
方案一：配合 ss 命令分析
ss -ti
輸出類似如下內容：
cwnd:10 retrans:2 rtt:12.3/3.2ms
方案二：程序內采集+可視化
- 在服務中嵌入
tcp_info抓取邏輯（如定期上報給 Prometheus） - 用 Grafana 可視化每條連接的延遲與重傳
- 異常自動報警（如 RTT > 100ms）
六、注意事項
tcp_info是快照而非歷史記錄- 對于 UDP 無效，僅適用于 TCP socket
getsockopt()有少許開銷，建議低頻采樣（如每秒）
七、結語
tcp_info 就像是內核提供的一臺“網絡心電儀”，讓我們能實時洞察每條 TCP 連接的內部狀態。它不光是診斷工具，更是系統網絡優化與架構調整的重要依據。
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