Linux内核Socket参数调优

可调优的内核变量存在两种主要接口：sysctl命令和/proc文件系统，proc中与进程无关的所有信息都被移植到sysfs中。IPV4协议栈的sysctl参数主要是sysctl.net.core、sysctl.net.ipv4，对应的/proc文件系统是/proc/sys/net/ipv4和/proc/sys/net/core。只有内核在编译时包含了特定的属性，该参数才会出现在内核中。

    对于内核参数应该谨慎调节，这些参数通常会影响到系统的整体性能。内核在启动时会根据系统的资源情况来初始化特定的变量，这种初始化的调节一般会满足通常的性能需求。

    应用程序通过socket系统调用和远程主机进行通讯，每一个socket都有一个读写缓冲区。读缓冲区保存了远程主机发送过来的数据，如果缓冲区已满，则数据会被丢弃，写缓冲期保存了要发送到远程主机的数据，如果写缓冲区已慢，则系统的应用程序在写入数据时会阻塞。可知，缓冲区是有大小的。

socket缓冲区默认大小：
/proc/sys/net/core/rmem_default     对应net.core.rmem_default
/proc/sys/net/core/wmem_default     对应net.core.wmem_default
    上面是各种类型socket的默认读写缓冲区大小，然而对于特定类型的socket则可以设置独立的值覆盖默认值大小。例如tcp类型的socket就可以用/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem和tcp_wmem来覆盖。

socket缓冲区最大值：
/proc/sys/net/core/rmem_max        对应net.core.rmem_max
/proc/sys/net/core/wmem_max        对应net.core.wmem_max

/proc/sys/net/core/netdev_max_backlog    对应 net.core.netdev_max_backlog
    该参数定义了当接口收到包的速率大于内核处理包的速率时，设备的输入队列中的最大报文数。

/proc/sys/net/core/somaxconn        对应 net.core.somaxconn
    通过listen系统调用可以指定的最大accept队列backlog，当排队的请求连接大于该值时，后续进来的请求连接会被丢弃。

/proc/sys/net/core/optmem_max          对应 net.core.optmem_max
    每个socket的副缓冲区大小。

TCP/IPV4内核参数：
    在创建socket的时候会指定socke协议和地址类型。TCP socket缓冲区大小是他自己控制而不是由core内核缓冲区控制。
/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem     对应net.ipv4.tcp_rmem
/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem     对应net.ipv4.tcp_wmem
    以上是TCP socket的读写缓冲区的设置，每一项里面都有三个值，第一个值是缓冲区最小值，中间值是缓冲区的默认值，最后一个是缓冲区的最大值，虽然缓冲区的值不受core缓冲区的值的限制，但是缓冲区的最大值仍旧受限于core的最大值。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_mem  
    该内核参数也是包括三个值，用来定义内存管理的范围，第一个值的意思是当page数低于该值时，TCP并不认为他为内存压力，第二个值是进入内存的压力区域时所达到的页数，第三个值是所有TCP sockets所允许使用的最大page数，超过该值后，会丢弃后续报文。page是以页面为单位的，为系统中socket全局分配的内存容量。

socket的结构如下图：

/proc/sys/net/ipv4/tcp_window_scaling      对应net.ipv4.tcp_window_scaling
    管理TCP的窗口缩放特性，因为在tcp头部中声明接收缓冲区的长度为26位，因此窗口不能大于64K，如果大于64K，就要打开窗口缩放。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_sack    对应net.ipv4.tcp_sack
    管理TCP的选择性应答，允许接收端向发送端传递关于字节流中丢失的序列号，减少了段丢失时需要重传的段数目，当段丢失频繁时，sack是很有益的。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_dsack   对应net.ipv4.tcp_dsack
    是对sack的改进，能够检测不必要的重传。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_fack    对应net.ipv4.tcp_fack
    对sack协议加以完善，改进tcp的拥塞控制机制。

TCP的连接管理：
/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog    对应net.ipv4.tcp_max_syn_backlog
    每一个连接请求(SYN报文)都需要排队，直至本地服务器接收，该变量就是控制每个端口的 TCP SYN队列长度的。如果连接请求多余该值，则请求会被丢弃。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_syn_retries    对应net.ipv4.tcp_syn_retries
    控制内核向某个输入的SYN/ACK段重新发送相应的次数，低值可以更好的检测到远程主机的连接失败。可以修改为3

/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries1    对应net.ipv4.tcp_retries1
    该变量设置放弃回应一个tcp连接请求前，需要进行多少次重试。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2    对应net.ipv4.tcp_retries2
    控制内核向已经建立连接的远程主机重新发送数据的次数，低值可以更早的检测到与远程主机失效的连接，因此服务器可以更快的释放该连接，可以修改为5

TCP连接的保持：
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time        对应net.ipv4.tcp_keepalive_time
    如果在该参数指定的秒数内连接始终处于空闲状态，则内核向客户端发起对该主机的探测

/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl    对应net.ipv4.tcp_keepalive_intvl
    该参数以秒为单位，规定内核向远程主机发送探测指针的时间间隔

/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes   对应net.ipv4.tcp_keepalive_probes
    该参数规定内核为了检测远程主机的存活而发送的探测指针的数量，如果探测指针的数量已经使用完毕仍旧没有得到客户端的响应，即断定客户端不可达，关闭与该客户端的连接，释放相关资源。

/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range   对应net.ipv4.ip_local_port_range
    规定了tcp/udp可用的本地端口的范围。

TCP连接的回收：
/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_tw_buckets     对应net.ipv4.tcp_max_tw_buckets
   该参数设置系统的TIME_WAIT的数量，如果超过默认值则会被立即清除。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_reuse           对应net.ipv4.tcp_tw_reuse
   该参数设置TIME_WAIT重用，可以让处于TIME_WAIT的连接用于新的tcp连接

/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle         对应net.ipv4.tcp_tw_recycle
   该参数设置tcp连接中TIME_WAIT的快速回收。

/proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout       对应net.ipv4.tcp_fin_timeout
   设置TIME_WAIT2进入CLOSED的等待时间。

/proc/sys/net/ipv4/route/max_size
   内核所允许的最大路由数目。

/proc/sys/net/ipv4/ip_forward
   接口间转发报文

/proc/sys/net/ipv4/ip_default_ttl
   报文可以经过的最大跳数

虚拟内存参数：
/proc/sys/vm/


   在linux kernel 2.6.25之前通过ulimit -n(setrlimit(RLIMIT_NOFILE))设置每个进程的最大打开文件句柄数不能超过NR_OPEN(1024*1024),也就是100多w(除非重新编译内核)，而在25之后，内核导出了一个sys接口可以修改这个最大值/proc/sys/fs/nr_open。shell里不能直接更改，是因为登录的时候pam已经从limits.conf中设置了上限，ulimit命令只能在低于上限的范围内发挥了。

Linux中查看socket状态：
cat /proc/net/sockstat #（这个是ipv4的）

sockets: used 137
TCP: inuse 49 orphan 0 tw 3272 alloc 52 mem 46
UDP: inuse 1 mem 0
RAW: inuse 0
FRAG: inuse 0 memory 0
说明：
sockets: used：已使用的所有协议套接字总量
TCP: inuse：正在使用（正在侦听）的TCP套接字数量。其值≤ netstat –lnt | grep ^tcp | wc –l
TCP: orphan：无主（不属于任何进程）的TCP连接数（无用、待销毁的TCP socket数）
TCP: tw：等待关闭的TCP连接数。其值等于netstat –ant | grep TIME_WAIT | wc –l
TCP：alloc(allocated)：已分配（已建立、已申请到sk_buff）的TCP套接字数量。其值等于netstat –ant | grep ^tcp | wc –l
TCP：mem：套接字缓冲区使用量（单位不详。用scp实测，速度在4803.9kB/s时：其值=11，netstat –ant 中相应的22端口的Recv-Q＝0，Send-Q≈400）
UDP：inuse：正在使用的UDP套接字数量
RAW：
FRAG：使用的IP段数量

参考：http://www.mjmwired.net/kernel/Documentation/sysctl/