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Monday, 6 November 2017

修改Linux的内核参数,减少TCP连接中的TIME WAIT

    一台服务器CPU和内存资源额定有限的情况下,如何提高服务器的性能是作为系统运维的重要工作。要提高Linux系统下的负载能力,当网站发展起来之后,web连接数过多的问题就会日益明显。在节省成本的情况下,可以考虑修改Linux 的内核TCP/IP参数来部分实现;如果通过修改内核参数也无法解决的负载问题,也只能考虑升级服务器了。
    Linux系统下,TCP/IP连接断开后,会以TIME_WAIT状态保留一定的时间,然后才会释放端口。当并发请求过多的时候,就会产生大量的 TIME_WAIT状态的连接,无法及时断开的话,会占用大量的端口资源和服务器资源(因为关闭后进程才会退出)。这个时候我们可以考虑优化TCP/IP 的内核参数,来及时将TIME_WAIT状态的端口清理掉。
    本方法只对拥有大量TIME_WAIT状态的连接导致系统资源消耗有效,不是这个原因的情况下,效果可能不明显。那么,到哪儿去查TIME_WAIT状态的连接呢?那就是使用netstat命令。我们可以输入一个复核命令,去查看当前TCP/IP连接的状态和对应的个数:
    netstat -an | awk '/^tcp/ {++s[$NF]} END {for(a in s) print a, s[a]}'
    这个命令会显示出类似下面的结果:
    TIME_WAIT 61648
    FIN_WAIT1 3
    FIN_WAIT2 4
    ESTABLISHED 184
    LISTEN 5
    我们只用关心TIME_WAIT的个数,在这里可以看到,有6w多个TIME_WAIT,这样就占用了6w多个端口。要知道端口的数量只有65535个,占用一个少一个,会严重的影响到后继的新连接。这种情况下,我们就有必要调整下Linux的TCP/IP内核参数,让系统更快的释放 TIME_WAIT连接。
    vi /etc/sysctl.conf
    然后,在这个文件中,加入下面的几行内容:
    net.ipv4.tcp_syncookies = 1
    net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
    net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
    net.ipv4.tcp_fin_timeout = 5
    最后输入下面的命令,让内核参数生效:
    sysctl -p
    简单的说明下,上面的参数的含义:
    net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时,启用cookies来处理,可防范少量SYN攻击,默认为0,表示关闭;
    net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接,默认为0,表示关闭;
    net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收,默认为0,表示关闭;
    net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系统默认的 TIMEOUT 时间。
    如果你的连接数本身就很多,我们可以再优化一下TCP/IP的可使用端口范围,进一步提升服务器的并发能力。依然是往上面的参数文件中,加入下面这些配置:
    net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200
    net.ipv4.ip_local_port_range = 10000 65000
    net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192
    net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000
    这几个参数,建议只在流量非常大的服务器上开启,会有显著的效果。一般的流量小的服务器上,没有必要去设置这几个参数。这几个参数的含义如下:
    net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200 表示当keepalive起用的时候,TCP发送keepalive消息的频度。缺省是2小时,改为20分钟。
    net.ipv4.ip_local_port_range = 10000 65000 表示用于向外连接的端口范围。缺省情况下很小:32768到61000,改为10000到65000。(注意:这里不要将最低值设的太低,否则可能会占用掉正常的端口!)
    net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192 表示SYN队列的长度,默认为1024,加大队列长度为8192,可以容纳更多等待连接的网络连接数。
    net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000 表示系统同时保持TIME_WAIT的最大数量,如果超过这个数字,TIME_WAIT将立刻被清除并打印警告信息。默认为180000,改为5000。对于Apache、Nginx等服务器,上几行的参数可以很好地减少TIME_WAIT套接字数量,但是对于 Squid,效果却不大。此项参数可以控制TIME_WAIT的最大数量,避免Squid服务器被大量的TIME_WAIT拖死.

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