漫畫 | 一臺Linux服務(wù)器最多能支撐多少個TCP連接？
困惑很多人的并發(fā)問題
在網(wǎng)絡(luò)開發(fā)中，我發(fā)現(xiàn)有很多同學(xué)對一個基礎(chǔ)問題始終是沒有徹底搞明白。那就是一臺服務(wù)器最大究竟能支持多少個網(wǎng)絡(luò)連接？我想我有必要單獨(dú)發(fā)一篇文章來好好說一下這個問題。
很多同學(xué)看到這個問題的第一反應(yīng)是65535。原因是：“聽說端口號最多有65535個，那長連接就最多保持65535個了”。是這樣的嗎？還有的人說：“應(yīng)該受TCP連接里四元組的空間大小限制，算起來是200多萬億個！”
如果你對這個問題也是理解的不夠徹底，那么今天講個故事講給你聽！
一次關(guān)于服務(wù)器端并發(fā)的聊天
"TCP連接四元組是源IP地址、源端口、目的IP地址和目的端口。任意一個元素發(fā)生了改變，那么就代表的是一條完全不同的連接了。拿我的Nginx舉例，它的端口是固定使用80。另外我的IP也是固定的，這樣目的IP地址、目的端口都是固定的。剩下源IP地址、源端口是可變的。所以理論上我的Nginx上最多可以建立2的32次方（ip數(shù)）×2的16次方（port數(shù)）個連接。這是兩百多萬億的一個大數(shù)字！！"
"進(jìn)程每打開一個文件（linux下一切皆文件，包括socket），都會消耗一定的內(nèi)存資源。如果有不懷好心的人啟動一個進(jìn)程來無限的創(chuàng)建和打開新的文件，會讓服務(wù)器崩潰。所以linux系統(tǒng)出于安全角度的考慮，在多個位置都限制了可打開的文件描述符的數(shù)量，包括系統(tǒng)級、用戶級、進(jìn)程級。這三個限制的含義和修改方式如下："
系統(tǒng)級：當(dāng)前系統(tǒng)可打開的最大數(shù)量，通過fs.file-max參數(shù)可修改 用戶級：指定用戶可打開的最大數(shù)量，修改/etc/security/limits.conf 進(jìn)程級：單個進(jìn)程可打開的最大數(shù)量，通過fs.nr_open參數(shù)可修改
"我的接收緩存區(qū)大小是可以配置的，通過sysctl命令就可以查看。"
$?sysctl?-a?|?grep?rmem
net.ipv4.tcp_rmem?=?4096?87380?8388608
net.core.rmem_default?=?212992
net.core.rmem_max?=?8388608
"其中在tcp_rmem"中的第一個值是為你們的TCP連接所需分配的最少字節(jié)數(shù)。該值默認(rèn)是4K，最大的話8MB之多。也就是說你們有數(shù)據(jù)發(fā)送的時候我需要至少為對應(yīng)的socket再分配4K內(nèi)存，甚至可能更大。"
"TCP分配發(fā)送緩存區(qū)的大小受參數(shù)net.ipv4.tcp_wmem配置影響。"
$?sysctl?-a?|?grep?wmem
net.ipv4.tcp_wmem?=?4096?65536?8388608
net.core.wmem_default?=?212992
net.core.wmem_max?=?8388608
"在net.ipv4.tcp_wmem"中的第一個值是發(fā)送緩存區(qū)的最小值，默認(rèn)也是4K。當(dāng)然了如果數(shù)據(jù)很大的話，該緩存區(qū)實(shí)際分配的也會比默認(rèn)值大。"
服務(wù)端百萬連接達(dá)成記
“準(zhǔn)備啥呢，還記得前面說過Linux對最大文件對象數(shù)量有限制，所以要想完成這個實(shí)驗(yàn)，得在用戶級、系統(tǒng)級、進(jìn)程級等位置把這個上限加大。我們實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?00W，這里都設(shè)置成110W，這個很重要！因?yàn)榈帽ＷC做實(shí)驗(yàn)的時候其它基礎(chǔ)命令例如ps，vi等是可用的。“
活動連接數(shù)量確實(shí)達(dá)到了100W：
$?ss?-n?|?grep?ESTAB?|?wc?-l??
1000024
當(dāng)前機(jī)器內(nèi)存總共是3.9GB，其中內(nèi)核Slab占用了3.2GB之多。MemFree和Buffers加起來也只剩下100多MB了：
$?cat?/proc/meminfo
MemTotal:????????3922956?kB
MemFree:???????????96652?kB
MemAvailable:???????6448?kB
Buffers:???????????44396?kB
......
Slab:??????????3241244KB?kB
通過slabtop命令可以查看到densty、flip、sock_inode_cache、TCP四個內(nèi)核對象都分別有100W個：
結(jié)語
互聯(lián)網(wǎng)后端的業(yè)務(wù)特點(diǎn)之一就是高并發(fā). 但是一臺服務(wù)器最大究竟能支持多少個TCP連接，這個問題似乎卻又在困惑著很多同學(xué)。希望今天過后，你能夠?qū)⑦@個問題踩在腳下摩擦！
學(xué)習(xí)是一件痛苦的事情，尤其咱們號里很多讀者朋友都是工作滿一天了再來看我的技術(shù)號的文章的。我一直都在琢磨到底怎么樣組織技術(shù)內(nèi)容形式，能讓大家理解起來更能省一點(diǎn)腦細(xì)胞呢。這篇服務(wù)器的最大并發(fā)數(shù)的文章是早就想發(fā)的，但是寫了兩三個版本都不滿意。今天終于想出了一種讓大家更容易理解的方式，算過了自己這關(guān)了。
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改天再講客戶端，敬請期待！！