Linux内核 TCP/IP、Socket参数调优

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发布时间：2019-06-13

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Linux内核 TCP/IP、Socket参数调优

/proc/sys/net目录

所有的TCP/IP参数都位于/proc/sys/net目录下（请注意，对/proc/sys/net目录下内容的修改都是临时的，任何修改在系统重启后都会丢失），例如下面这些重要的参数：

参数（路径+文件）	描述	默认值	优化值
/proc/sys/net/core/rmem_default	默认的TCP数据接收窗口大小（字节）。	229376	256960
/proc/sys/net/core/rmem_max	最大的TCP数据接收窗口（字节）。	131071	513920
/proc/sys/net/core/wmem_default	默认的TCP数据发送窗口大小（字节）。	229376	256960
/proc/sys/net/core/wmem_max	最大的TCP数据发送窗口（字节）。	131071	513920
/proc/sys/net/core/netdev_max_backlog	在每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时，允许送到队列的数据包的最大数目。	1000	2000
/proc/sys/net/core/somaxconn	定义了系统中每一个端口最大的监听队列的长度，这是个全局的参数。	128	2048
/proc/sys/net/core/optmem_max	表示每个套接字所允许的最大缓冲区的大小。	20480	81920
/proc/sys/net/ipv4/tcp_mem	确定TCP栈应该如何反映内存使用，每个值的单位都是内存页（通常是4KB）。第一个值是内存使用的下限；第二个值是内存压力模式开始对缓冲区使用应用压力的上限；第三个值是内存使用的上限。在这个层次上可以将报文丢弃，从而减少对内存的使用。对于较大的BDP可以增大这些值（注意，其单位是内存页而不是字节）。	94011 125351 188022	131072 262144 524288
/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem	为自动调优定义socket使用的内存。第一个值是为socket接收缓冲区分配的最少字节数；第二个值是默认值（该值会被rmem_default覆盖），缓冲区在系统负载不重的情况下可以增长到这个值；第三个值是接收缓冲区空间的最大字节数（该值会被rmem_max覆盖）。	4096 87380 4011232	8760 256960 4088000
/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem	为自动调优定义socket使用的内存。第一个值是为socket发送缓冲区分配的最少字节数；第二个值是默认值（该值会被wmem_default覆盖），缓冲区在系统负载不重的情况下可以增长到这个值；第三个值是发送缓冲区空间的最大字节数（该值会被wmem_max覆盖）。	4096 16384 4011232	8760 256960 4088000
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time	TCP发送keepalive探测消息的间隔时间（秒），用于确认TCP连接是否有效。	7200	1800
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl	探测消息未获得响应时，重发该消息的间隔时间（秒）。	75	30
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes	在认定TCP连接失效之前，最多发送多少个keepalive探测消息。	9	3
/proc/sys/net/ipv4/tcp_sack	启用有选择的应答（1表示启用），通过有选择地应答乱序接收到的报文来提高性能，让发送者只发送丢失的报文段，（对于广域网通信来说）这个选项应该启用，但是会增加对CPU的占用。	1	1
/proc/sys/net/ipv4/tcp_fack	启用转发应答，可以进行有选择应答（SACK）从而减少拥塞情况的发生，这个选项也应该启用。	1	1
/proc/sys/net/ipv4/tcp_timestamps	TCP时间戳（会在TCP包头增加12个字节），以一种比重发超时更精确的方法（参考RFC 1323）来启用对RTT 的计算，为实现更好的性能应该启用这个选项。	1	1
/proc/sys/net/ipv4/tcp_window_scaling	启用RFC 1323定义的window scaling，要支持超过64KB的TCP窗口，必须启用该值（1表示启用），TCP窗口最大至1GB，TCP连接双方都启用时才生效。	1	1
/proc/sys/net/ipv4/tcp_syncookies	表示是否打开TCP同步标签（syncookie），内核必须打开了CONFIG_SYN_COOKIES项进行编译，同步标签可以防止一个套接字在有过多试图连接到达时引起过载。	1	1
/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_reuse	表示是否允许将处于TIME-WAIT状态的socket（TIME-WAIT的端口）用于新的TCP连接。	0	1
/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle	能够更快地回收TIME-WAIT套接字。	0	1
/proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout	对于本端断开的socket连接，TCP保持在FIN-WAIT-2状态的时间（秒）。对方可能会断开连接或一直不结束连接或不可预料的进程死亡。	60	30
/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range	表示TCP/UDP协议允许使用的本地端口号	32768 61000	1024 65000
/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog	对于还未获得对方确认的连接请求，可保存在队列中的最大数目。如果服务器经常出现过载，可以尝试增加这个数字。	2048	2048
/proc/sys/net/ipv4/tcp_low_latency	允许TCP/IP栈适应在高吞吐量情况下低延时的情况，这个选项应该禁用。	0
/proc/sys/net/ipv4/tcp_westwood	启用发送者端的拥塞控制算法，它可以维护对吞吐量的评估，并试图对带宽的整体利用情况进行优化，对于WAN 通信来说应该启用这个选项。	0
/proc/sys/net/ipv4/tcp_bic	为快速长距离网络启用Binary Increase Congestion，这样可以更好地利用以GB速度进行操作的链接，对于WAN通信应该启用这个选项。	1

/etc/sysctl.conf文件

/etc/sysctl.conf是一个允许你改变正在运行中的Linux系统的接口。它包含一些TCP/IP堆栈和虚拟内存系统的高级选项，可用来控制Linux网络配置，由于/proc/sys/net目录内容的临时性，建议把TCPIP参数的修改添加到/etc/sysctl.conf文件, 然后保存文件，使用命令“/sbin/sysctl –p”使之立即生效。具体修改方案参照上文：

net.core.rmem_default = 256960

net.core.rmem_max = 513920

net.core.wmem_default = 256960

net.core.wmem_max = 513920

net.core.netdev_max_backlog = 2000

net.core.somaxconn = 2048

net.core.optmem_max = 81920

net.ipv4.tcp_mem = 131072 262144 524288

net.ipv4.tcp_rmem = 8760 256960 4088000

net.ipv4.tcp_wmem = 8760 256960 4088000

net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1800

net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 30

net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 3

net.ipv4.tcp_sack = 1

net.ipv4.tcp_fack = 1

net.ipv4.tcp_timestamps = 1

net.ipv4.tcp_window_scaling = 1

net.ipv4.tcp_syncookies = 1

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1

net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30

net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 2048

Doc2：

可调优的内核变量存在两种主要接口：sysctl命令和/proc文件系统，proc中与进程无关的所有信息都被移植到sysfs中。IPV4协议栈的sysctl参数主要是sysctl.net.core、sysctl.net.ipv4，对应的/proc文件系统是/proc/sys/net/ipv4和/proc/sys/net/core。只有内核在编译时包含了特定的属性，该参数才会出现在内核中。

对于内核参数应该谨慎调节，这些参数通常会影响到系统的整体性能。内核在启动时会根据系统的资源情况来初始化特定的变量，这种初始化的调节一般会满足通常的性能需求。

应用程序通过socket系统调用和远程主机进行通讯，每一个socket都有一个读写缓冲区。读缓冲区保存了远程主机发送过来的数据，如果缓冲区已满，则数据会被丢弃，写缓冲期保存了要发送到远程主机的数据，如果写缓冲区已慢，则系统的应用程序在写入数据时会阻塞。可知，缓冲区是有大小的。

socket缓冲区默认大小：

/proc/sys/net/core/rmem_default 对应net.core.rmem_default

/proc/sys/net/core/wmem_default 对应net.core.wmem_default

上面是各种类型socket的默认读写缓冲区大小，然而对于特定类型的socket则可以设置独立的值覆盖默认值大小。例如tcp类型的socket就可以用/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem和tcp_wmem来覆盖。

socket缓冲区最大值：

/proc/sys/net/core/rmem_max 对应net.core.rmem_max

/proc/sys/net/core/wmem_max 对应net.core.wmem_max

/proc/sys/net/core/netdev_max_backlog 对应 net.core.netdev_max_backlog

该参数定义了当接口收到包的速率大于内核处理包的速率时，设备的输入队列中的最大报文数。

/proc/sys/net/core/somaxconn 对应 net.core.somaxconn

通过listen系统调用可以指定的最大accept队列backlog，当排队的请求连接大于该值时，后续进来的请求连接会被丢弃。

/proc/sys/net/core/optmem_max 对应 net.core.optmem_max

每个socket的副缓冲区大小。

TCP/IPV4内核参数：

在创建socket的时候会指定socke协议和地址类型。TCP socket缓冲区大小是他自己控制而不是由core内核缓冲区控制。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem 对应net.ipv4.tcp_rmem

/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem 对应net.ipv4.tcp_wmem

以上是TCP socket的读写缓冲区的设置，每一项里面都有三个值，第一个值是缓冲区最小值，中间值是缓冲区的默认值，最后一个是缓冲区的最大值，虽然缓冲区的值不受core缓冲区的值的限制，但是缓冲区的最大值仍旧受限于core的最大值。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_mem

该内核参数也是包括三个值，用来定义内存管理的范围，第一个值的意思是当page数低于该值时，TCP并不认为他为内存压力，第二个值是进入内存的压力区域时所达到的页数，第三个值是所有TCP sockets所允许使用的最大page数，超过该值后，会丢弃后续报文。page是以页面为单位的，为系统中socket全局分配的内存容量。

socket的结构如下图：

/proc/sys/net/ipv4/tcp_window_scaling 对应net.ipv4.tcp_window_scaling

管理TCP的窗口缩放特性，因为在tcp头部中声明接收缓冲区的长度为26位，因此窗口不能大于64K，如果大于64K，就要打开窗口缩放。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_sack 对应net.ipv4.tcp_sack

管理TCP的选择性应答，允许接收端向发送端传递关于字节流中丢失的序列号，减少了段丢失时需要重传的段数目，当段丢失频繁时，sack是很有益的。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_dsack 对应net.ipv4.tcp_dsack

是对sack的改进，能够检测不必要的重传。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_fack 对应net.ipv4.tcp_fack

对sack协议加以完善，改进tcp的拥塞控制机制。

TCP的连接管理：

/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog 对应net.ipv4.tcp_max_syn_backlog

每一个连接请求(SYN报文)都需要排队，直至本地服务器接收，该变量就是控制每个端口的 TCP SYN队列长度的。如果连接请求多余该值，则请求会被丢弃。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_syn_retries 对应net.ipv4.tcp_syn_retries

控制内核向某个输入的SYN/ACK段重新发送相应的次数，低值可以更好的检测到远程主机的连接失败。可以修改为3

/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries1 对应net.ipv4.tcp_retries1

该变量设置放弃回应一个tcp连接请求前，需要进行多少次重试。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2 对应net.ipv4.tcp_retries2

控制内核向已经建立连接的远程主机重新发送数据的次数，低值可以更早的检测到与远程主机失效的连接，因此服务器可以更快的释放该连接，可以修改为5

TCP连接的保持：

/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time 对应net.ipv4.tcp_keepalive_time

如果在该参数指定的秒数内连接始终处于空闲状态，则内核向客户端发起对该主机的探测

/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl 对应net.ipv4.tcp_keepalive_intvl

该参数以秒为单位，规定内核向远程主机发送探测指针的时间间隔

/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes 对应net.ipv4.tcp_keepalive_probes

该参数规定内核为了检测远程主机的存活而发送的探测指针的数量，如果探测指针的数量已经使用完毕仍旧没有得到客户端的响应，即断定客户端不可达，关闭与该客户端的连接，释放相关资源。

/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range 对应net.ipv4.ip_local_port_range

规定了tcp/udp可用的本地端口的范围。

TCP连接的回收：

/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_tw_buckets 对应net.ipv4.tcp_max_tw_buckets

该参数设置系统的TIME_WAIT的数量，如果超过默认值则会被立即清除。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_reuse 对应net.ipv4.tcp_tw_reuse

该参数设置TIME_WAIT重用，可以让处于TIME_WAIT的连接用于新的tcp连接

/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle 对应net.ipv4.tcp_tw_recycle

该参数设置tcp连接中TIME_WAIT的快速回收。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout 对应net.ipv4.tcp_fin_timeout

设置TIME_WAIT2进入CLOSED的等待时间。

/proc/sys/net/ipv4/route/max_size

内核所允许的最大路由数目。

/proc/sys/net/ipv4/ip_forward

接口间转发报文

/proc/sys/net/ipv4/ip_default_ttl

报文可以经过的最大跳数

虚拟内存参数：

/proc/sys/vm/

在linux kernel 2.6.25之前通过ulimit -n(setrlimit(RLIMIT_NOFILE))设置每个进程的最大打开文件句柄数不能超过NR_OPEN(1024*1024),也就是100多w(除非重新编译内核)，而在25之后，内核导出了一个sys接口可以修改这个最大值/proc/sys/fs/nr_open。shell里不能直接更改，是因为登录的时候pam已经从limits.conf中设置了上限，ulimit命令只能在低于上限的范围内发挥了。

Linux中查看socket状态：

cat /proc/net/sockstat #（这个是ipv4的）

sockets: used 137

TCP: inuse 49 orphan 0 tw 3272 alloc 52 mem 46

UDP: inuse 1 mem 0

RAW: inuse 0

FRAG: inuse 0 memory 0

说明：

sockets: used：已使用的所有协议套接字总量

TCP: inuse：正在使用（正在侦听）的TCP套接字数量。其值≤ netstat –lnt | grep ^tcp | wc –l

TCP: orphan：无主（不属于任何进程）的TCP连接数（无用、待销毁的TCP socket数）

TCP: tw：等待关闭的TCP连接数。其值等于netstat –ant | grep TIME_WAIT | wc –l