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Linux网络内核优化

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服务器TIME_WAIT和CLOSE_WAIT

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

 TIME_WAIT 814  #表示主动关闭 
 CLOSE_WAIT 1 		#表示被动关闭
 FIN_WAIT1 1			#
 ESTABLISHED 634 #正在通信
 SYN_RECV 2 
 LAST_ACK 1

TCP状态图

常见问题

如果服务器出了异常，百分之八九十都是下面两种情况：
1.服务器保持了大量TIME_WAIT状态
2.服务器保持了大量CLOSE_WAIT状态

因为linux分配给一个用户的文件句柄是有限的（可以参考：而TIME_WAIT和CLOSE_WAIT两种状态如果一直被保持，那么意味着对应数目的通道就一直被占着，而且是“占着茅坑不使劲”，一旦达到句柄数上限，新的请求就无法被处理了，接着就是大量Too Many Open Files异常，tomcat崩溃…

服务器保持了大量TIME_WAIT状态

这种情况比较常见，一些爬虫服务器或者WEB服务器（如果网管在安装的时候没有做内核参数优化的话）上经常会遇到这个问题，这个问题是怎么产生的呢？

从 上面的示意图可以看得出来，TIME_WAIT是主动关闭连接的一方保持的状态，对于爬虫服务器来说他本身就是“客户端”，在完成一个爬取任务之后，他就 会发起主动关闭连接，从而进入TIME_WAIT的状态，然后在保持这个状态2MSL（max segment lifetime）时间之后，彻底关闭回收资源。为什么要这么做？明明就已经主动关闭连接了为啥还要保持资源一段时间呢？这个是TCP/IP的设计者规定 的，主要出于以下两个方面的考虑：

1.防止上一次连接中的包，迷路后重新出现，影响新连接（经过2MSL，上一次连接中所有的重复包都会消失）
\2. 可靠的关闭TCP连接。在主动关闭方发送的最后一个 ack(fin) ，有可能丢失，这时被动方会重新发fin, 如果这时主动方处于 CLOSED 状态 ，就会响应 rst 而不是 ack。所以主动方要处于 TIME_WAIT 状态，而不能是 CLOSED 。另外这么设计TIME_WAIT 会定时的回收资源，并不会占用很大资源的，除非短时间内接受大量请求或者受到攻击。

关于MSL引用下面一段话：

MSL 為 一個 TCP Segment (某一塊 TCP 網路封包) 從來源送到目的之間可續存的時間 (也就是一個網路封包在網路上傳輸時能存活的時間)，由 於 RFC 793 TCP 傳輸協定是在 1981 年定義的，當時的網路速度不像現在的網際網路那樣發達，你可以想像你從瀏覽器輸入網址等到第一 個 byte 出現要等 4 分鐘嗎？在現在的網路環境下幾乎不可能有這種事情發生，因此我們大可將 TIME_WAIT 狀態的續存時間大幅調低，好 讓 連線埠 (Ports) 能更快空出來給其他連線使用。

再引用网络资源的一段话：

值 得一说的是，对于基于TCP的HTTP协议，关闭TCP连接的是Server端，这样，Server端会进入TIME_WAIT状态，可 想而知，对于访 问量大的Web Server，会存在大量的TIME_WAIT状态，假如server一秒钟接收1000个请求，那么就会积压 240*1000=240，000个 TIME_WAIT的记录，维护这些状态给Server带来负担。当然现代操作系统都会用快速的查找算法来管理这些 TIME_WAIT，所以对于新的 TCP连接请求，判断是否hit中一个TIME_WAIT不会太费时间，但是有这么多状态要维护总是不好。

HTTP协议1.1版规定default行为是Keep-Alive，也就是会重用TCP连接传输多个 request/response，一个主要原因就是发现了这个问题。

也就是说HTTP的交互跟上面画的那个图是不一样的，关闭连接的不是客户端，而是服务器，所以web服务器也是会出现大量的TIME_WAIT的情况的。

解决思路很简单，就是让服务器能够快速回收和重用那些TIME_WAIT的资源。
下面来看一下我们网管对/etc/sysctl.conf文件的修改：

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#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秒左右时间  
net.ipv4.tcp_syn_retries=2 
#net.ipv4.tcp_synack_retries=2 
#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300秒 
net.ipv4.tcp_keepalive_time=1200 
net.ipv4.tcp_orphan_retries=3 
#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_fin_timeout=30  
#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_syn_backlog = 4096 
#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_syncookies = 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_reuse = 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_tw_recycle = 1   
#减少超时前的探测次数  
net.ipv4.tcp_keepalive_probes=5  
#优化网络设备接收队列  
net.core.netdev_max_backlog=3000

修改完之后执行/sbin/sysctl -p让参数生效。

服务器保持了大量CLOSE_WAIT状态

TIME_WAIT状态可以通过优化服务器参数得到解决，因为发生TIME_WAIT的情况是服务器自己可控的，要么就是对方连接的异常，要么就是自己没有迅速回收资源，总之不是由于自己程序错误导致的。

但 是CLOSE_WAIT就不一样了，从上面的图可以看出来，如果一直保持在CLOSE_WAIT状态，那么只有一种情况，就是在对方关闭连接之后服务器程 序自己没有进一步发出ack信号。换句话说，就是在对方连接关闭之后，程序里没有检测到，或者程序压根就忘记了这个时候需要关闭连接，于是这个资源就一直 被程序占着。个人觉得这种情况，通过服务器内核参数也没办法解决，服务器对于程序抢占的资源没有主动回收的权利，除非终止程序运行。

参考资料

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