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Linux系统内核调优

对于新部署的机器,需要做一些基本的调优操作,以更改一些默认配置带来的性能问题

配置参考:

  1. 修改打开文件数

    vim /etc/security/limits.conf
    *               soft nofile          65535
    *               soft nproc           65535
    *                hard nofile         65535
    *                hard nproc          65535
    # cd /etc/security/limits.d/
    # vim  20-nofile.conf
    * soft nofile 65535
    * hard nofile 65535
    root soft nofile unlimited

    2.系统内核参数调优

    TIME_WAIT
    Linux系统下,TCP连接断开后,会以TIME_WAIT状态保留一定的时间,然后才会释放端口。当并发请求过多的时候,就会产生大量的TIME_WAIT状态的连接,无法及时断开的话,会占用大量的端口资源和服务器资源。这个时候我们可以优化TCP的内核参数,来及时将TIME_WAIT状态的端口清理掉
    查看当前TCP连接的状态和对应的连接数量:
    # netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'

    # cat /etc/sysctl.conf

    net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1
    net.ipv6.conf.default.disable_ipv6 = 1
    net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6 = 1
    vm.swappiness = 0
    net.ipv4.neigh.default.gc_stale_time=120
    net.ipv4.conf.all.rp_filter=0
    net.ipv4.conf.default.rp_filter=0
    net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
    net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2
    net.ipv4.conf.all.arp_announce=2
    net.ipv4.icmp_echo_ignore_broadcasts = 1
    net.ipv4.icmp_ignore_bogus_error_responses = 1
    net.ipv4.conf.all.accept_source_route = 0
    net.ipv4.conf.default.accept_source_route = 0
    net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000
    net.ipv4.tcp_syncookies = 1
    net.ipv4.tcp_sack = 1
    net.ipv4.tcp_max_orphans = 3276800
    net.ipv4.tcp_fin_timeout = 2
    net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
    net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
    net.ipv4.tcp_fin_timeout = 1
    net.ipv4.ip_local_port_range = 10000 65000
    net.ipv4.tcp_timestamps = 1
    net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144
    net.ipv4.tcp_synack_retries = 1
    net.ipv4.tcp_syn_retries = 1
    net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600
    net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 3
    net.ipv4.tcp_keepalive_intvl =15
    net.core.somaxconn = 16384
    net.core.netdev_max_backlog = 16384
    kernel.msgmnb = 65536
    kernel.msgmax = 65536
    fs.file-max=65535
    

    更改完成后执行sysctl -p  然后重启机器生效

     

    下列文件所在目录:/proc/sys/net/ipv4/

    名称 默认值 建议值 描述
    tcp_syn_retries 5 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秒左右时间。。(对于大负载而物理通信良好的网络而言,这个值偏高,可修改为2.这个值仅仅是针对对外的连接,对进来的连接,是由tcp_retries1决定的)
    tcp_synack_retries 5 1 对于远端的连接请求SYN,内核会发送SYN + ACK数据报,以确认收到上一个 SYN连接请求包。这是所谓的三次握手( threeway handshake)机制的第二个步骤。这里决定内核在放弃连接之前所送出的 SYN+ACK 数目。不应该大于255,默认值是5,对应于180秒左右时间。
    tcp_keepalive_time 7200 600 TCP发送keepalive探测消息的间隔时间(秒),用于确认TCP连接是否有效。

    防止两边建立连接但不发送数据的攻击。

    tcp_keepalive_probes 9 3 TCP发送keepalive探测消息的间隔时间(秒),用于确认TCP连接是否有效。
    tcp_keepalive_intvl 75 15 探测消息未获得响应时,重发该消息的间隔时间(秒)。默认值为75秒。 (对于普通应用来说,这个值有一些偏大,可以根据需要改小.特别是web类服务器需要改小该值,15是个比较合适的值)
    tcp_retries1 3 3 放弃回应一个TCP连接请求前﹐需要进行多少次重试。RFC规定最低的数值是3
    tcp_retries2 15 5 在丢弃激活(已建立通讯状况)的TCP连接之前﹐需要进行多少次重试。默认值为15,根据RTO的值来决定,相当于13-30分钟(RFC1122规定,必须大于100秒).(这个值根据目前的网络设置,可以适当地改小,我的网络内修改为了5)
    tcp_orphan_retries 7 3 在近端丢弃TCP连接之前﹐要进行多少次重试。默认值是7个﹐相当于 50秒 – 16分钟﹐视 RTO 而定。如果您的系统是负载很大的web服务器﹐那么也许需要降低该值﹐这类 sockets 可能会耗费大量的资源。另外参的考tcp_max_orphans。(事实上做NAT的时候,降低该值也是好处显著的,我本人的网络环境中降低该值为3)
    tcp_fin_timeout 60 2 对于本端断开的socket连接,TCP保持在FIN-WAIT-2状态的时间。对方可能会断开连接或一直不结束连接或不可预料的进程死亡。默认值为 60 秒。
    tcp_max_tw_buckets 180000 36000 系统在同时所处理的最大 timewait sockets 数目。如果超过此数的话﹐time-wait socket 会被立即砍除并且显示警告信息。之所以要设定这个限制﹐纯粹为了抵御那些简单的 DoS 攻击﹐不过﹐如果网络条件需要比默认值更多﹐则可以提高它(或许还要增加内存)。(事实上做NAT的时候最好可以适当地增加该值)
    tcp_tw_recycle 0 1 打开快速 TIME-WAIT sockets 回收。除非得到技术专家的建议或要求﹐请不要随意修改这个值。(做NAT的时候,建议打开它)
    tcp_tw_reuse 0 1 表示是否允许重新应用处于TIME-WAIT状态的socket用于新的TCP连接(这个对快速重启动某些服务,而启动后提示端口已经被使用的情形非常有帮助)
    tcp_max_orphans 8192 32768 系统所能处理不属于任何进程的TCP sockets最大数量。假如超过这个数量﹐那么不属于任何进程的连接会被立即reset,并同时显示警告信息。之所以要设定这个限制﹐纯粹为了抵御那些简单的 DoS 攻击﹐千万不要依赖这个或是人为的降低这个限制。如果内存大更应该增加这个值。(这个值Redhat AS版本中设置为32768,但是很多防火墙修改的时候,建议该值修改为2000)
    tcp_abort_on_overflow 0 0 当守护进程太忙而不能接受新的连接,就象对方发送reset消息,默认值是false。这意味着当溢出的原因是因为一个偶然的猝发,那么连接将恢复状态。只有在你确信守护进程真的不能完成连接请求时才打开该选项,该选项会影响客户的使用。(对待已经满载的sendmail,apache这类服务的时候,这个可以很快让客户端终止连接,可以给予服务程序处理已有连接的缓冲机会,所以很多防火墙上推荐打开它)
    tcp_syncookies 0 1 只有在内核编译时选择了CONFIG_SYNCOOKIES时才会发生作用。当出现syn等候队列出现溢出时象对方发送syncookies。目的是为了防止syn flood攻击。
    tcp_stdurg 0 0 使用 TCP urg pointer 字段中的主机请求解释功能。大部份的主机都使用老旧的 BSD解释,因此如果您在 Linux打开它﹐或会导致不能和它们正确沟通。
    tcp_max_syn_backlog 1024 16384 对于那些依然还未获得客户端确认的连接请求﹐需要保存在队列中最大数目。对于超过 128Mb 内存的系统﹐默认值是 1024 ﹐低于 128Mb 的则为 128。如果服务器经常出现过载﹐可以尝试增加这个数字。警告﹗假如您将此值设为大于 1024﹐最好修改include/net/tcp.h里面的TCP_SYNQ_HSIZE﹐以保持TCP_SYNQ_HSIZE*16(SYN Flood攻击利用TCP协议散布握手的缺陷,伪造虚假源IP地址发送大量TCP-SYN半打开连接到目标系统,最终导致目标系统Socket队列资源耗尽而无法接受新的连接。为了应付这种攻击,现代Unix系统中普遍采用多连接队列处理的方式来缓冲(而不是解决)这种攻击,是用一个基本队列处理正常的完全连接应用(Connect()和Accept() ),是用另一个队列单独存放半打开连接。这种双队列处理方式和其他一些系统内核措施(例如Syn-Cookies/Caches)联合应用时,能够比较有效的缓解小规模的SYN Flood攻击(事实证明)
    tcp_window_scaling 1 1 该文件表示设置tcp/ip会话的滑动窗口大小是否可变。参数值为布尔值,为1时表示可变,为0时表示不可变。tcp/ip通常使用的窗口最大可达到 65535 字节,对于高速网络,该值可能太小,这时候如果启用了该功能,可以使tcp/ip滑动窗口大小增大数个数量级,从而提高数据传输的能力(RFC 1323)。(对普通地百M网络而言,关闭会降低开销,所以如果不是高速网络,可以考虑设置为0)
    tcp_timestamps 1 1 Timestamps 用在其它一些东西中﹐可以防范那些伪造的sequence 号码。一条1G的宽带线路或许会重遇到带 out-of-line数值的旧sequence 号码(假如它是由于上次产生的)。Timestamp 会让它知道这是个 ‘旧封包’。(该文件表示是否启用以一种比超时重发更精确的方法(RFC 1323)来启用对 RTT 的计算;为了实现更好的性能应该启用这个选项。)
    tcp_sack 1 1 使用 Selective ACK﹐它可以用来查找特定的遗失的数据报— 因此有助于快速恢复状态。该文件表示是否启用有选择的应答(Selective Acknowledgment),这可以通过有选择地应答乱序接收到的报文来提高性能(这样可以让发送者只发送丢失的报文段)。(对于广域网通信来说这个选项应该启用,但是这会增加对 CPU 的占用。)
    tcp_fack 1 1 打开FACK拥塞避免和快速重传功能。(注意,当tcp_sack设置为0的时候,这个值即使设置为1也无效)[这个是TCP连接靠谱的核心功能]
    tcp_dsack 1 1 允许TCP发送”两个完全相同”的SACK。
    tcp_ecn 0 0 TCP的直接拥塞通告功能。
    tcp_reordering 3 6 TCP流中重排序的数据报最大数量。 (一般有看到推荐把这个数值略微调整大一些,比如5)
    tcp_retrans_collapse 1 0 对于某些有bug的打印机提供针对其bug的兼容性。(一般不需要这个支持,可以关闭它)
    tcp_wmem:mindefaultmax 4096

    16384

    131072

    8192

    131072

    16777216

    发送缓存设置

    min:为TCP socket预留用于发送缓冲的内存最小值。每个tcp socket都可以在建议以后都可以使用它。默认值为4096(4K)。

    default:为TCP socket预留用于发送缓冲的内存数量,默认情况下该值会影响其它协议使用的net.core.wmem_default 值,一般要低于net.core.wmem_default的值。默认值为16384(16K)。

    max: 用于TCP socket发送缓冲的内存最大值。该值不会影响net.core.wmem_max,”静态”选择参数SO_SNDBUF则不受该值影响。默认值为131072(128K)。(对于服务器而言,增加这个参数的值对于发送数据很有帮助,在我的网络环境中,修改为了51200 131072 204800)

    tcp_rmem:mindefaultmax 4096

    87380

    174760

    32768

    131072

    16777216

    接收缓存设置

    同tcp_wmem

    tcp_mem:mindefaultmax 根据内存计算 786432

    1048576 1572864

    low:当TCP使用了低于该值的内存页面数时,TCP不会考虑释放内存。即低于此值没有内存压力。(理想情况下,这个值应与指定给 tcp_wmem 的第 2 个值相匹配 – 这第 2 个值表明,最大页面大小乘以最大并发请求数除以页大小 (131072 * 300 / 4096)。 )

    pressure:当TCP使用了超过该值的内存页面数量时,TCP试图稳定其内存使用,进入pressure模式,当内存消耗低于low值时则退出pressure状态。(理想情况下这个值应该是 TCP 可以使用的总缓冲区大小的最大值 (204800 * 300 / 4096)。 )

    high:允许所有tcp sockets用于排队缓冲数据报的页面量。(如果超过这个值,TCP 连接将被拒绝,这就是为什么不要令其过于保守 (512000 * 300 / 4096) 的原因了。 在这种情况下,提供的价值很大,它能处理很多连接,是所预期的 2.5 倍;或者使现有连接能够传输 2.5 倍的数据。 我的网络里为192000 300000 732000)

    一般情况下这些值是在系统启动时根据系统内存数量计算得到的。

    tcp_app_win 31 31 保留max(window/2^tcp_app_win, mss)数量的窗口由于应用缓冲。当为0时表示不需要缓冲。
    tcp_adv_win_scale 2 2 计算缓冲开销bytes/2^tcp_adv_win_scale(如果tcp_adv_win_scale > 0)或者bytes-bytes/2^(-tcp_adv_win_scale)(如果tcp_adv_win_scale BOOLEAN>0)
    tcp_low_latency 0 0 允许 TCP/IP 栈适应在高吞吐量情况下低延时的情况;这个选项一般情形是的禁用。(但在构建Beowulf 集群的时候,打开它很有帮助)
    tcp_westwood 0 0 启用发送者端的拥塞控制算法,它可以维护对吞吐量的评估,并试图对带宽的整体利用情况进行优化;对于 WAN通信来说应该启用这个选项。
    tcp_bic 0 0 为快速长距离网络启用 Binary Increase Congestion;这样可以更好地利用以 GB 速度进行操作的链接;对于WAN 通信应该启用这个选项。
    ip_forward 0 NAT必须开启IP转发支持,把该值写1
    ip_local_port_range:minmax 32768

    61000

    1024

    65000

    表示用于向外连接的端口范围,默认比较小,这个范围同样会间接用于NAT表规模。
    ip_conntrack_max 65535 65535 系统支持的最大ipv4连接数,默认65536(事实上这也是理论最大值),同时这个值和你的内存大小有关,如果内存128M,这个值最大8192,1G以上内存这个值都是默认65536

     

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