修改Linux内核参数,解决TCP连接中的TIME-WAIT socket

释放双眼,带上耳机,听听看~!

最近网站流量有些上升,感觉到访问速度有些慢;用netstat -na命令发现系统中有大量状态为TIME-WAIT的TCP连接,google了下;修改了/etc/sysctl.conf中一些内核参数;解决了TCP连接中TIME-WAIT sockets的问题。
编辑/etc/sysctl.conf文件,增加如下内容:

#vi /etc/sysctl.conf
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1800
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024
65000
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000
net.ipv4.route.gc_timeout = 100
net.ipv4.tcp_syn_retries = 1
net.ipv4.tcp_synack_retries = 1

再执行以下命令,让修改结果立即生效:
sysctl -p

用以下语句看了一下服务器的TCP状态:

netstat -n | awk '/^tcp/ {++state[$NF]} END {for(key in state) print key,"\t",state[key]}'

返回结果如下:
TIME_WAIT 4654
FIN_WAIT1 576
FIN_WAIT2 91
ESTABLISHED 866
SYN_RECV 654
CLOSING 285
LAST_ACK 78

效果:处于TIME_WAIT状态的sockets从原来的20000多减少到5000左右;同时处于SYN_RECV等待处理状态的sockets也下降了。
通过上面的设置以后,你可能会发现一个新的问题,就是netstat时可能会出现这样的警告:
warning, got duplicate tcp line
这正是上面允许tcp复用产生的警告,不过这不算是什么问题,总比不允许复用而给服务器带来很大的负载合算的多

尽管如此,还是有解决办法的:

1、 安装rpm包:
[root@root2 opt]# rpm -Uvh net-tools-1.60-62.1.x86_64.rpm
Preparing…

########################################### [100%]
1:net-tools

########################################### [100%]
[root@root2 opt]#
对于下载的是源码的rpm则需要使用以下方法安装:
2、 安装rpm源码包方法:
a)

安装src.rpm:
# [root@root1 opt]# rpm -i net-tools-1.60-62.1.src.rpm
……
b)

制作rpm安装包:
[root@root1 opt]# cd /usr/src/redhat/SPECS/
[root@root1 SPECS]# rpmbuild -bb net-tools.spec
c)

rpm包的升级安装:
[root@root1 SPECS]# pwd
/usr/src/redhat/SPECS
[root@root1 SPECS]# cd ../RPMS/x86_64/
[root@root1 x86_64]# rpm -Uvh net-tools-1.60-62.1.x86_64.rpm
3、 再使用netstat来检查时系统正常。

附录:

内核参数说明:
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 = 30 表示如果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。
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1800 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 = 1024 
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1024到65000。
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套接字的最大数量,如果超过这个数字,TIME_WAIT套接字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套接字的最大数量,避免Squid服务器被大量的TIME_WAIT套接字拖死(本站正好采用的是squid+apache,修改前面几项参数后time_wait连接数依旧没有减少,最后修改了此参数)。
net.ipv4.route.gc_timeout = 100

路由缓存刷新频率,当一个路由失败后多长时间跳到另一个
默认是300
net.ipv4.tcp_syn_retries = 1
对于一个新建连接,内核要发送多少个 SYN 连接请求才决定放弃。不应该大于255,默认值是5,对应于180秒左右。

状态描述:
CLOSED:无连接是活动的或正在进行
LISTEN:服务器在等待进入呼叫
SYN_RECV:一个连接请求已经到达,等待确认
SYN_SENT:应用已经开始,打开一个连接
ESTABLISHED:正常数据传输状态
FIN_WAIT1:应用说它已经完成
FIN_WAIT2:另一边已同意释放
ITMED_WAIT:等待所有分组死掉
CLOSING:两边同时尝试关闭
TIME_WAIT:另一边已初始化一个释放
LAST_ACK:等待所有分组死掉

TCP中TIME_WAIT的相关原理:

在socket的TIME_WAIT状态结束之前,该socket所占用的本地端口号将一直无法释放。编写过高TCP并发并且采用短连接方式进行通讯的软件程序的人,都可能体会到,这样的通讯系统在高并发高负载下运行一段时间后,就常常会出现做为客户端的程序无法向服务端建立新的socket连接的情况。此时用"netstat-anp"命令查看系统将会发现机器上存在大量处于TIME_WAIT状态的socket连接,并且占用大量的本地端口号。最后,当该机器上的可用本地端口号被占完,而旧的大量处于TIME_WAIT状态的socket尚未被系统回收时,就会出现无法向服务端创建新的socket连接的情况。此时的通讯系统几乎停转,空有再好的性能也发挥不出来。
如果能够在客户端程序主动关闭socket之前,让该socket的接收队列中仍保留一些数据(至少要有多余的一个字节的数据),然后调用close关闭,那么上述的无法向服务端创建新的socket连接的情况将不会出现。这是因为当socket的接收队列中仍有数据未被应用程序读走就被强行关闭时,操作系统(至少在笔者验证过的操作系统上的确如此)的TCP/IP协议栈驱动程序会在底层主动向服务端发送一个要求结束TCP连接的控制包,并将该TCP包头的flag控制字段中的RESET位置位,从而迅速结束了此TCP连接。这其实是操作系统对TCP连接断开的一种异常处理。而正常情况下(socket 的接收队列中无未读数据),当应该程序调用close关闭连接时,底层驱动程序向服务端发送的要求结束TCP连接的控制包头的flag控制字段中是将 FIN位置位,并且严格遵循上图所示的状态转换过程,最终到达TIME_WAIT状态并持续2*MSL的时间。

awk命令解释

netstat -n | awk '/^tcp/ {++state[$NF]} END {for(key in state) print key,"\t",state[key]}'

/^tcp/ 滤出tcp开头的记录,屏蔽udp, socket等无关记录。 state[] 相当于定义了一个名叫state的数组 NF 表示记录的字段数,如上所示的记录,NF等于6 $NF 表示某个字段的值,如上所示的记录,$NF也就是$6,表示第6个字段的值,也就是TIME_WAIT state[$NF] 表示数组元素的值,如上所示的记录,就是state[TIME_WAIT]状态的连接数 ++state[$NF] 表示把某个数加一,如上所示的记录,就是把state[TIME_WAIT]状态的连接数加一 END 表示在最后阶段要执行的命令 for(key in state) 遍历数组 print key,"\t",state[key] 打印数组的键和值,中间用\t制表符分割,美化一下。

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