服务器最大连接数问题

问题

服务器进程会有一个最大连接数，如果达到最大连接数，server端报错:

listener accept fail: accept tcp [::]:6080: accept4: too many open files

此时，client端报错：

dial tcp 172.20.152.87:6080: i/o timeout

client连接超时

下面来看下哪些因素影响最大连接数。

最大连接

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###如何标识一个TCP连接

在确定最大连接数之前，先来看看系统如何标识一个tcp连接。系统用一个4元组来唯一标识一个TCP连接：{local ip, local port,remote ip,remote port}。

####client最大tcp连接数
client每次发起tcp连接请求时，除非绑定端口，通常会让系统选取一个空闲的本地端口（local port），该端口是独占的，不能和其他tcp连接共享。tcp端口的数据类型是unsigned short(2字节)，因此本地端口个数最大只有65536，端口0有特殊含义，不能使用，这样可用端口最多只有65535，所以在全部作为client端的情况下，最大tcp连接数为65535，这些连接可以连到不同的server ip。

####server最大tcp连接数
server通常固定在某个本地端口上监听，等待client的连接请求。不考虑地址重用（unix的SO_REUSEADDR选项）的情况下，即使server端有多个ip，本地监听端口也是独占的，因此server端tcp连接4元组中只有remote ip（client ip）和remote port（client port）是可变的，因此最大tcp连接为客户端ip数×客户端port数，对IPV4，不考虑ip地址分类等因素，最大tcp连接数约为2的32次方（ip数）×2的16次方（port数），也就是server端单机最大tcp连接数约为2的48次方。

上面给出的是理论上的单机最大连接数，在实际环境中，受到机器资源、操作系统等的限制，特别是sever端，其最大并发tcp连接数远不能达到理论上限。

在unix/linux下限制连接数的主要因素是内存和允许的文件描述符个数（每个tcp连接都要占用一定内存，每个socket就是一个文件描述符），在默认2.6内核配置下，经过试验，每个socket占用内存在15~20k之间。

下面针对两个主要限制：文件句柄限制和端口限制进行说明。

文件句柄限制

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在linux下每一个tcp连接都要占一个文件描述符，如果达到上限，就会出现错误：“Socket/File:Can’t open so many files”。

操作系统对可以打开的最大文件数有限制。

###文件句柄进程级限制
执行 ulimit -n 输出 1024，说明对于一个进程而言最多只能打开1024个文件，所以你要采用此默认配置最多也就可以并发上千个TCP连接。

• 临时修改
  ulimit -n 1000000，但是这种临时修改只对当前登录用户目前的使用环境有效，系统重启或用户退出后就会失效。

• 重启后失效的修改（不过我在CentOS 6.5下测试，重启后未发现失效）
  编辑 /etc/security/limits.conf 文件， 修改后内容为

  • soft nofile 1000000

  • hard nofile 1000000

• 永久修改

  编辑/etc/rc.local，在其后添加如下内容

  ulimit -SHn 1000000

###文件句柄全局限制

执行 cat /proc/sys/fs/file-nr
输出 9344 0 592026
分别为：
1.已经分配的文件句柄数，
2.已经分配但没有使用的文件句柄数，
3.最大文件句柄数。

但在kernel 2.6版本中第二项的值总为0，这并不是一个错误，它实际上意味着已经分配的文件描述符无一浪费的都已经被使用了 。

我们可以把这个数值改大些，用 root 权限修改 /etc/sysctl.conf 文件:

fs.file-max = 1000000
net.ipv4.ip_conntrack_max = 1000000
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_max = 1000000

端口号范围限制

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操作系统上端口号1024以下是系统保留的，从1024-65535是用户使用的。对于有一个机器，如果只有一个IP地址，并且连接全部作为client，由于每个TCP连接都要占一个端口号，所以最多可以有60000多个并发连接。

#参考
详解Linux服务器最大tcp连接数
http://www.cnblogs.com/fjping0606/p/4729389.html