listen 関数で指定した backlog を大きく超える接続について

Question

環境

サーバ

• Ubuntu 18.04 LTS on Virtual Box
• GCC 7.4.0

クライアント

• Windows 10
• Ruby 2.6.3

サーバとクライアントはホストオンリーアダプタで接続。

質問

勉強のため、サーバアプリケーションをC言語で作成しています。

listen 関数で指定した backlog を大きく超える接続があった場合の挙動を調べていたのですが、一部の接続はサーバ側にacceptされず、クライアント側にもエラーが発生しないデッドロックのような状態になりました。
man listen によると、このような状況の場合、クライアント側に ECONNREFUSED が発生すると思うのですが、例外は発生していないように見えます。

次の2点についてご意見を頂きたいです。

• 何が起きているのでしょうか？パケットが破棄された？
• backlogの値を大きくする、クライアント側がタイムアウト処理を実装する以外に解決策はありますか？

該当のソースコード

実行手順

サーバ側(ubuntu)

1. gcc code.c
2. ./a.out

クライアント側(windows)

1. ruby ./code.rb

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

#include <string.h>

const uint16_t port = 8880;

int listen_sockfd = -1;

void handle_int(int sgn) {
    close(listen_sockfd);
    printf("close socket\n");
    exit(0);
}


int main(){
    struct sockaddr_in server_sockaddr;
    struct sockaddr_in client_sockaddr;
    int res;

    listen_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    if (listen_sockfd < 0)
        perror("failed: socket"),
        abort();
    
    signal(SIGINT, handle_int);

    
    int optval = 1;
    setsockopt(listen_sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char *)&optval, sizeof(optval));
    
    memset(&server_sockaddr, 0, sizeof(server_sockaddr));
    server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
    server_sockaddr.sin_port = htons(port);
    server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    
    res = bind(
        listen_sockfd,
        (struct sockaddr *) &server_sockaddr,
        sizeof(server_sockaddr)
    );
    if (res < 0)
        perror("failed: bind"),
        abort();

    res = listen(listen_sockfd, 2);
    if (res < 0)
        perror("failed: listen"),
        abort();

    for (int cnt = 0; ; ++cnt) {
        socklen_t client_sockaddr_size;
        int client_sockfd = accept(
            listen_sockfd,
            (struct sockaddr *) &client_sockaddr, 
            &client_sockaddr_size
        );
        if (client_sockfd < 0) {
            perror("failed: accept");
            abort();
        }
        printf("accept connection: (%d) port=%d, addr=%s\n",
            cnt,
            htons(client_sockaddr.sin_port),
            inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr));
        
        dprintf(client_sockfd, "Hello! (%d)\n", cnt);
        fsync(client_sockfd);
        shutdown(client_sockfd, SHUT_WR);

        close(client_sockfd);
    }

    close(listen_sockfd);

    return 0;
}

require 'socket'
20.times.map do |i|
  Thread.start(i) do |i|
    begin
      TCPSocket.open("192.168.###.###", 8880) do |io|
        puts "%3d: connect fd=%d"%[i, io.fileno]; STDOUT.flush
        io.gets
        puts "%3d: success fd=%d"%[i, io.fileno]; STDOUT.flush
      end
    rescue
      puts "%3d: error"%[i]; STDOUT.flush
    end
  end
end.each do |th|
  th.join
end

実行結果

server

accept connection: (0) port=60502, addr=192.168.56.1
accept connection: (1) port=60503, addr=192.168.56.1
accept connection: (2) port=60504, addr=192.168.56.1
accept connection: (3) port=60515, addr=192.168.56.1
accept connection: (4) port=60518, addr=192.168.56.1
accept connection: (5) port=60519, addr=192.168.56.1
accept connection: (6) port=60520, addr=192.168.56.1
accept connection: (7) port=60521, addr=192.168.56.1
accept connection: (8) port=60507, addr=192.168.56.1
accept connection: (9) port=60514, addr=192.168.56.1
accept connection: (10) port=60511, addr=192.168.56.1
accept connection: (11) port=60508, addr=192.168.56.1
accept connection: (12) port=60512, addr=192.168.56.1
accept connection: (13) port=60516, addr=192.168.56.1
accept connection: (14) port=60510, addr=192.168.56.1
accept connection: (15) port=60513, addr=192.168.56.1

client

  0: connect fd=3
  6: connect fd=4
 11: connect fd=5
 13: connect fd=6
  4: connect fd=7
  5: connect fd=8
  2: connect fd=16
 16: connect fd=19
 17: connect fd=20
 18: connect fd=21
 19: connect fd=22
  0: success fd=3
  6: success fd=4
 11: success fd=5
  2: success fd=16
 16: success fd=19
 17: success fd=20
 18: success fd=21
 19: success fd=22
  5: success fd=8
 14: connect fd=15
 15: connect fd=9
  8: connect fd=12
 14: success fd=15
 10: connect fd=13
 15: success fd=9
  3: connect fd=17
  1: connect fd=11
 12: connect fd=14
  7: connect fd=18
  8: success fd=12
  9: connect fd=10
 10: success fd=13
  3: success fd=17
  1: success fd=11
 12: success fd=14

connectの数とsuccessの数が一致しておらず、一部のソケットが待ち状態になったままである。

Answer 1

socklen_t client_sockaddr_size;
int client_sockfd = accept(
    listen_sockfd,
    (struct sockaddr *) &client_sockaddr, 
    &client_sockaddr_size
);

変数client_sockaddr_sizeが未初期化です。accept関数呼び出し前にclient_sockaddrバッファサイズを設定する必要があります。

socklen_t client_sockaddr_size = sizeof(client_sockaddr);