优化Linux的内核参数来提升服务器并发处理能力

PS：在服务器硬件资源额定有限的状况下，最大的压榨服务器的性能，提升服务器的并发处理能力，是不少运维技术人员思考的问题。要提升Linux系统下的负载能力，可使用nginx等原生并发处理能力就很强的web服务器，若是使用Apache的能够启用其Worker模式，来提升其并发处理能力。除此以外，在考虑节省成本的状况下，能够修改Linux的内核相关TCP参数，来最大的提升服务器性能。固然，最基础的提升负载问题，仍是升级服务器硬件了，这是最根本的。

Linux系统下，TCP链接断开后，会以TIME_WAIT状态保留必定的时间，而后才会释放端口。当并发请求过多的时候，就会产生大量的TIME_WAIT状态的链接，没法及时断开的话，会占用大量的端口资源和服务器资源。这个时候咱们能够优化TCP的内核参数，来及时将TIME_WAIT状态的端口清理掉。

本文介绍的方法只对拥有大量TIME_WAIT状态的链接致使系统资源消耗有效，若是不是这种状况下，效果可能不明显。可使用netstat命令去查TIME_WAIT状态的链接状态，输入下面的组合命令，查看当前TCP链接的状态和对应的链接数量：
#netstat -n | awk ‘/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}’
这个命令会输出相似下面的结果：
LAST_ACK 16
SYN_RECV 348
ESTABLISHED 70
FIN_WAIT1 229
FIN_WAIT2 30
CLOSING 33
TIME_WAIT 18098
咱们只用关心TIME_WAIT的个数，在这里能够看到，有18000多个TIME_WAIT，这样就占用了18000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链接。这种状况下，咱们就有必要调整下Linux的TCP内核参数，让系统更快的释放TIME_WAIT链接。

用vim打开配置文件：#vim /etc/sysctl.conf

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 = 30

输入下面的命令，让内核参数生效：#sysctl -p

简单的说明上面的参数的含义：

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，可防范少许SYN攻击，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
#表示开启重用。容许将TIME-WAIT sockets从新用于新的TCP链接，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
#表示开启TCP链接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_fin_timeout
#修改系統默认的 TIMEOUT 时间。

在通过这样的调整以后，除了会进一步提高服务器的负载能力以外，还可以防护小流量程度的DoS、CC和SYN攻击。

此外，若是你的链接数自己就不少，咱们能够再优化一下TCP的可以使用端口范围，进一步提高服务器的并发能力。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，建议只在流量很是大的服务器上开启，会有显著的效果。通常的流量小的服务器上，没有必要去设置这几个参数。

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，改成20分钟。
net.ipv4.ip_local_port_range = 10000 65000
#表示用于向外链接的端口范围。缺省状况下很小：32768到61000，改成10000到65000。（注意：这里不要将最低值设的过低，不然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，能够容纳更多等待链接的网络链接数。
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000
#表示系统同时保持TIME_WAIT的最大数量，若是超过这个数字，TIME_WAIT将马上被清除并打印警告信息。默 认为180000，改成6000。对于Apache、Nginx等服务器，上几行的参数能够很好地减小TIME_WAIT套接字数量，可是对于 Squid，效果却不大。此项参数能够控制TIME_WAIT的最大数量，避免Squid服务器被大量的TIME_WAIT拖死。

内核其余TCP参数说明：
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 65536
#记录的那些还没有收到客户端确认信息的链接请求的最大值。对于有128M内存的系统而言，缺省值是1024，小内存的系统则是128。
net.core.netdev_max_backlog = 32768
#每一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，容许送到队列的数据包的最大数目。
net.core.somaxconn = 32768
#web应用中listen函数的backlog默认会给咱们内核参数的net.core.somaxconn限制到128，而nginx定义的NGX_LISTEN_BACKLOG默认为511，因此有必要调整这个值。

net.core.wmem_default = 8388608
net.core.rmem_default = 8388608
net.core.rmem_max = 16777216           #最大socket读buffer,可参考的优化值:873200
net.core.wmem_max = 16777216           #最大socket写buffer,可参考的优化值:873200
net.ipv4.tcp_timestsmps = 0
#时间戳能够避免序列号的卷绕。一个1Gbps的链路确定会遇到之前用过的序列号。时间戳可以让内核接受这种“异常”的数据包。这里须要将其关掉。
net.ipv4.tcp_synack_retries = 2
#为了打开对端的链接，内核须要发送一个SYN并附带一个回应前面一个SYN的ACK。也就是所谓三次握手中的第二次握手。这个设置决定了内核放弃链接以前发送SYN+ACK包的数量。
net.ipv4.tcp_syn_retries = 2
#在内核放弃创建链接以前发送SYN包的数量。
#net.ipv4.tcp_tw_len = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
# 开启重用。容许将TIME-WAIT sockets从新用于新的TCP链接。

net.ipv4.tcp_wmem = 8192 436600 873200
# TCP写buffer,可参考的优化值: 8192 436600 873200
net.ipv4.tcp_rmem  = 32768 436600 873200
# TCP读buffer,可参考的优化值: 32768 436600 873200
net.ipv4.tcp_mem = 94500000 91500000 92700000
# 一样有3个值,意思是:
net.ipv4.tcp_mem[0]:低于此值，TCP没有内存压力。
net.ipv4.tcp_mem[1]:在此值下，进入内存压力阶段。
net.ipv4.tcp_mem[2]:高于此值，TCP拒绝分配socket。
上述内存单位是页，而不是字节。可参考的优化值是:786432 1048576 1572864

net.ipv4.tcp_max_orphans = 3276800
#系统中最多有多少个TCP套接字不被关联到任何一个用户文件句柄上。
若是超过这个数字，链接将即刻被复位并打印出警告信息。
这个限制仅仅是为了防止简单的DoS攻击，不能过度依靠它或者人为地减少这个值，
更应该增长这个值(若是增长了内存以后)。
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
#若是套接字由本端要求关闭，这个参数决定了它保持在FIN-WAIT-2状态的时间。对端能够出错并永远不关闭链接，甚至意外当机。缺省值是60秒。2.2 内核的一般值是180秒，你能够按这个设置，但要记住的是，即便你的机器是一个轻载的WEB服务器，也有由于大量的死套接字而内存溢出的风险，FIN- WAIT-2的危险性比FIN-WAIT-1要小，由于它最多只能吃掉1.5K内存，可是它们的生存期长些。

通过这样的优化配置以后，你的服务器的TCP并发处理能力会显著提升。以上配置仅供参考，用于生产环境请根据本身的实际状况。