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当网站服务器并发连接达到一定程度时,你可能需要考虑服务器系统中tcp协议设置对http服务器的影响。

tcp相关延时主要包括:

1、tcp连接时建立握手;

2、tcp慢启动拥塞控制;

3、数据聚集的Nagle算法;

4、用于捎带确认的tcp延迟确认算法;

5、TIME_WAIT时延和端口耗尽。

对上面的延时影响,相应的优化方法有:

1、http使用“持久化连接”,http 1.0中使用connection:keep-alive, http 1.1默认使用持久化连接;

2、调整或禁止延迟确认算法(HTTP协议具有双峰特征的请求-应答行为降低了捎带确认的可能);

3、设置TCP_NODELAY禁止Nagle算法,提高性能;

4、TIME_WAIT设置为一个较小的值。

根据上述分析,我们可以修改linux的tcp参数,通过vi 打开/etc/sysctl.conf,添加如下参数

net.ipv4.ip_local_port_range=1024 65000
net.ipv4.tcp_tw_reuse=1
net.ipv4.tcp_fin_timeout=15

其中,

net.ipv4.ip_local_port_range

在服务器收到很多连接时,系统的可用端口将很快被耗尽。通过修改net.ipv4.ip_local_port_range参数,可以将可用端口的范围改大.

net.ipv4.tcp_tw_reuse

当服务器需要在大量TCP连接之间切换时,会产生大量处于TIME_WAIT状态的连接。TIME_WAIT意味着连接本身是关闭的,但资源还没有释放。将net_ipv4_tcp_tw_reuse设置为1是让内核在安全时尽量回收连接,这比重新建立新连接要便宜得多。

net.ipv4.tcp_fin_timeout

这是处于TIME_WAIT状态的连接在回收前必须等待的最小时间。改小它可以加快回收。

若使用的是nginx服务器,还可以在nginx.conf中如下设置

http {
    sendfile           on;
    tcp_nodelay        on;

    keepalive_timeout  60;
    ... ...
}

第一行的 sendfile 配置可以提高 Nginx 静态资源托管效率。sendfile 是一个系统调用,直接在内核空间完成文件发送,不需要先 read 再 write,没有上下文切换开销。

TCP_NODELAY 也是一个 socket 选项,启用后会禁用 Nagle 算法,尽快发送数据,可以节约 200ms。Nginx 只会针对处于 keep-alive 状态的 TCP 连接才会启用 tcp_nodelay。

最后一行用来指定服务端为每个 TCP 连接最多可以保持多长时间。Nginx 的默认值是 75 秒,有些浏览器最多只保持 60 秒,所以我统一设置为 60。

我们可以通过命令 ss -s查看tcp连接信息

[root@localhost ~]# ss -s
Total: 31985 (kernel 0)
TCP:   7032 (estab 33, closed 6991, orphaned 4, synrecv 0, timewait 2336/0), ports 0

Transport Total     IP        IPv6
*         0         -         -
RAW       0         0         0
UDP       2         2         0
TCP       41        39        2
INET      43        41        2
FRAG      0         0         0

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