Socket Options

開發網路程式的朋友都應該用過socket，而socket中除了基本的方法與屬性外，還有不少options。如果觀察Socket的JavaDoc，你一定會發現有很多關於SO_XXXX、IP_XXXX、TCP_XXXX之類的屬性。這些屬性多半與通訊的連線成功或傳輸關係不是那麼大。但是，如果程式需要關注到效能，那這些屬性就會扮演重要的角色。

從Java的角度來檢視一下這些options：

IP_TOS

TOS(Type-Of-Service)的值必須介於[0..255]間。RFC 1394中則定義了下列

• 0x00 -- normal service
• 0x02 -- minimize monetary cost
• 0x04 -- maximize reliability
• 0x08 -- maximize thrughput
• 0x10 -- minimize delay

程式可依需要將這些值做bitwise運算，來設定通訊時的等級(例如0x14是指minimize delay and maximize reliability)。
不過並不是所有的設備都會依照這個option的設定來進行傳輸，但是有需要還是可以設上。

SO_LINGER

linger是拖延的意思，這會影響Socket.close()的速度。
如果觀察TCP State Diagram，當我們做close socket的動作時，連線兩端還是會做許多複雜的動作。其中active close這端在TIME_WAIT會等待 2*MSL (Maximum Segment Lifetime)的時間，來確保送出的資料可以被另一端接收到。在RFC 793中提到了MSL是120秒。不同的OS與應用會去調整這個值，目前多數的Linux、BSD及Windows是30秒。

對於寫server-side程式的人來說，linger時間太長，你的程式雖然已經close這個socket了，但是在底層並沒有真的關掉，還在TIME_WAIT的狀態，造成了程式在短時間內沒有辦法再bind到這個port。
現在的internet速度與穩定性已經比早年好太多了，應該不需要這麼長的linger time了。如果你的程式需要較多的socket開關操作時，可以考慮把linger time設小一點。

如果把linger time設為0呢？則程式會送出設有RST flag的封包給對方，可以達到快速結束連線的效果。但是，對方的程式可能會發生 "Connection reset by peer" 的錯誤。

SO_TIMEOUT

這個時間是Socket.getInputStream().read()會被block的等待時間長度。如果read等待超過這個時間長度，則會丟出java.net.SocketTimeoutException。
SO_TIMEOUT的值須大於0，若為0，則視為無止盡。
這個值設太小，就容易常發生timeout的現象；若設太大，有時程式又會被block太久，反應速度變長。所以如何拿捏就要看應用類型而定了。

SO_SNDBUF / SO_RCVBUF

對底層的傳送/接收緩衝區大小的建議值。
這只是建議值，底層會依照所設定的值，在參照實際系統狀況來決定這兩個緩衝區的大小。
前輩建議，如果是在通訊較不好的環境，或是瞬間傳送的速度很快，那SO_SNDBUF可以設大些，這樣可以確保TCP sliding window夠大，足以容納一值無法成功送出的資料。
如果是電腦的處理速度慢，那SO_RCVBUF就要設大些，免得來不及處理，資料掉了。

SO_KEEPALIVE

如果socket建立了，但是長時間(2小時，視OS實作而定)沒有進行資料傳送，這個連線很可能會被中間的某個網路設備中止。為了避免這情形發生，如果啟用了SO_KEEPALIVE，則socket會自動發出一個keepalive probe給對方，對方也會回應回來，讓網路設備知道這個連線仍在使用中。
對有些應用或環境來說，2小時真的太長了(尤其是行動網路，有些系統商大概不會讓你站用連線這麼久)，而且對Java也無法變更改時間值，所以許多應用就會自己實作ping/pong的機制來當作keep-alive。

SO_OOBINLINE

當連線有許多資料排隊要送時，如果有一緊急事件要插隊通知對方，就可以用 OOB (Out-Of-Band) Inline。啟用SO_OOBINLINE，並可透過Socket.sendUrgentData來即時送出 1-byte的資料給對方。
不過，直到Java 8，都沒有看到可以接收urgent data的方法。所以...

TCP_NODELAY

在提這項之前，要先瞭解Nagle's algorithm。簡單的說，想想一家貨運公司，如果一收到小貨物就馬上出車送貨，對公司來說整個營運效能就不高，對整個道路來說就會增加車次，容易造成路上塞車。
若是貨運公司將這些收到的小貨物累積到一定的量才出車送貨，那公司的營運效能才能提高，不會造成浪費。但是這就會造成最前面的幾件貨物要等很久才會被送出。
TCP_NODELAY就是停用Nagle's algorithm，來提高throughput。
如果所開發的系統常會傳送小資料，這個選項就該納入考慮。


以上做為工作上的紀錄，方便未來查閱。也希望對大家都有些幫助。