服务器最大TCP连接数及调优汇总

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单机最大tcp连接数

如何标识一个TCP连接

client最大tcp连接数

server最大tcp连接数

实际的tcp连接数

C10K

单台服务器支撑的最大TCP并发连接数是多少？

常识一：文件句柄限制

常识二：端口号范围限制？

总结

调优设置

修改用户进程可打开文件数限制

修改网络内核对TCP连接的有关限制（参考对比下篇文章“优化内核参数”）

内核参数sysctl.conf的优化总结

limits.conf调优总结

Linux下查看tcp连接数及状态命令

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单机最大tcp连接数

在tcp应用中，server事先在某个固定端口监听，client主动发起连接，经过三路握手后建立tcp连接。那么对单机，其最大并发tcp连接数是多少？

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4四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，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（也就是client ip）和remote port（客户端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。

实际的tcp连接数

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），另外1024以下的端口通常为保留端口。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。

影响一个socket占用内存的参数包括：

rmem_max
wmem_max
tcp_rmem
tcp_wmem
tcp_mem
grep skbuff /proc/slabinfo

对server端，通过增加内存、修改最大文件描述符个数等参数，单机最大并发TCP连接数超过10万 是没问题的。在实际应用中，对大规模网络应用，还需要考虑C10K 问题。

C10K

我们先假设单台服务器最多只能支持万级并发连接，其实对绝大多数应用来说已经远远足够了，但是对于一些拥有很大用户基数的互联网公司，往往面临的并发连接数是百万，千万，甚至腾讯的上亿（注：QQ默认用的UDP协议）。虽然现在的集群，分布式技术可以为我们将并发负载分担在多台服务器上，那我们只需要扩展出数十台电脑就可以解决问题，但是我们更希望能更大的挖掘单台服务器的资源，先努力垂直扩展，再进行水平扩展，这样可以有效的节省服务器相关的开支（硬件资源，机房，运维，电力其实也是一笔不小的开支）。

那么到底一台服务器能够支持多少TCP并发连接呢？

单台服务器支撑的最大TCP并发连接数是多少？

常识一：文件句柄限制

在linux下编写网络服务器程序的朋友肯定都知道每一个tcp连接都要占一个文件描述符，一旦这个文件描述符使用完了，新的连接到来返回给我们的错误是“Socket/File:Can't open so many files”。

这时你需要明白操作系统对可以打开的最大文件数的限制。

• 进程限制

  • 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

• 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

常识二：端口号范围限制？

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。由于每个TCP连接都要占一个端口号，所以我们最多可以有60000多个并发连接。我想有这种错误思路朋友不在少数吧？（其中我过去就一直这么认为）

我们来分析一下吧

• 如何标识一个TCP连接：系统用一个4四元组来唯一标识一个TCP连接：{local ip, local port,remote ip,remote port}。而我们作为服务端实际只使用了bind时这一个端口，说明端口号65535并不是并发量的限制。

• 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（也就是client ip）和remote port（客户端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。

总结

TCP/IP 协议规定的，只用了2个字节表示端口号。容易让人误解为1个server只允许连接65535个Client。

typedef struct _NETWORK_ADDRESS_IP
{
    USHORT      sin_port;//0~65535
    ULONG       in_addr;
    UCHAR       sin_zero[8];
} NETWORK_ADDRESS_IP, *PNETWORK_ADDRESS_IP;

(1)其实65535这个数字，只是决定了服务器端最多可以拥有65535个Bind的Socket。也就是说，最多可以开65535个服务器进程，但是你要知道这个能够连接客户端的数量没有任何关系，Accept过来的Socket是不需要Bind任何IP地址的，也没有端口占用这一说。作为Server端的Socket本身只负责监听和接受连接操作。

(2)TCP协议里面是用[源IP+源Port+目的IP+目的 Port]来区别两个不同连接,所以连入和连出是两个不同的概念。连出Connect就不错了，需要生成随机端口，这个是有限的连入的话， 因SOCKET的分配受内存分页限制，而连接受限制（WINDOWS）。

(3)所以，千万不要误以为1个server只允许连接65535个Client。记住，TCP连出受端口限制,连入仅受内存限制。

例如server，IP：192.168.16.254，Port：8009

Client1：IP：192.168.16.1，Port：2378

Client2：IP：192.168.16.2，Port：2378

Client1和Client2虽然Port相同，但是IP不同，所以是不同的连接。

(4)想让1个server并发高效得连接几万个Client，需要使用IOCP“完成端口(Completion Port)”的技术。

详情请参考文章：http://blog.csdn.net/libaineu2004/article/details/40087167

调优设置

修改用户进程可打开文件数限制

在Linux平台上，无论编写客户端程序还是服务端程序，在进行高并发TCP连接处理时，最高的并发数量都要受到系统对用户单一进程同时可打开文件数量的限制(这是因为系统为每个TCP连接都要创建一个socket句柄，每个socket句柄同时也是一个文件句柄)。可使用ulimit命令查看系统允许当前用户进程打开的文件数限制：

~]$ ulimit -n
1024

对于想支持更高数量的TCP并发连接的通讯处理程序，就必须修改Linux对当前用户的进程同时打开的文件数量的软限制(soft limit)和硬限制(hardlimit)。其中软限制是指Linux在当前系统能够承受的范围内进一步限制用户同时打开的文件数；硬限制则是根据系统硬件资源状况(主要是系统内存)计算出来的系统最多可同时打开的文件数量。通常软限制小于或等于硬限制。
修改上述限制的最简单的办法就是使用ulimit命令：

~]$ ulimit -n

上述命令中，在中指定要设置的单一进程允许打开的最大文件数。如果系统回显类似于“Operation notpermitted”之类的话，说明上述限制修改失败，实际上是因为在中指定的数值超过了Linux系统对该用户打开文件数的软限制或硬限制。因此，就需要修改Linux系统对用户的关于打开文件数的软限制和硬限制。

第一步，修改/etc/security/limits.conf文件，在文件中添加如下行：

# End of file
root soft nofile 65535
root hard nofile 65535
* soft nofile 65535
* hard nofile 65535

其中root指定了要修改哪个用户的打开文件数限制，可用’*'号表示修改所有用户的限制；soft或hard指定要修改软限制还是硬限制；10240则指定了想要修改的新的限制值，即最大打开文件数(请注意软限制值要小于或等于硬限制)。修改完后保存文件。

修改网络内核对TCP连接的有关限制（参考对比下篇文章“优化内核参数”）

内核编译时默认设置的本地端口号范围可能太小，因此需要修改此本地端口范围限制。

修改/etc/sysctl.conf文件，在文件中添加如下行：

net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000

这表明将系统对本地端口范围限制设置为1024~65000之间。请注意，本地端口范围的最小值必须大于或等于1024；而端口范围的最大值则应小于或等于65535。修改完后保存此文件。

修改/etc/sysctl.conf文件，在文件中添加如下行：

net.ipv4.ip_conntrack_max = 10240

这表明将系统对最大跟踪的TCP连接数限制设置为10240。请注意，此限制值要尽量小，以节省对内核内存的占用。

执行sysctl命令使修改生效：

~]$ sysctl -p

如果系统没有错误提示，就表明系统对新的最大跟踪的TCP连接数限制修改成功。如果按上述参数进行设置，则理论上单独一个进程最多可以同时建立10000多个TCP客户端连接。

内核参数sysctl.conf的优化总结

推荐配置（把原/etc/sysctl.conf内容清掉，把下面内容复制进去）：

net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65536
net.core.rmem_max=16777216
net.core.wmem_max=16777216
net.ipv4.tcp_rmem=4096 87380 16777216
net.ipv4.tcp_wmem=4096 65536 16777216
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 10
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_timestamps = 0
net.ipv4.tcp_window_scaling = 0
net.ipv4.tcp_sack = 0
net.core.netdev_max_backlog = 30000
net.ipv4.tcp_no_metrics_save=1
net.core.somaxconn = 262144
net.ipv4.tcp_syncookies = 0
net.ipv4.tcp_max_orphans = 262144
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144
net.ipv4.tcp_synack_retries = 2
net.ipv4.tcp_syn_retries = 2

这个配置参考于cache服务器varnish的推荐配置和SunOne 服务器系统优化的推荐配置。

varnish调优推荐配置的地址为：http://varnish.projects.linpro.no/wiki/Performance

修改完毕后，执行：

/sbin/sysctl -p /etc/sysctl.conf
/sbin/sysctl -w net.ipv4.route.flush=1

limits.conf调优总结

vim /etc/security/limits.conf

# End of file
* soft nofile 65535
* hard nofile 65535

Linux下查看tcp连接数及状态命令

netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'

 

参考：https://www.cnblogs.com/shengs/p/10140678.html