提高单机短连接QPS到20万

叁歲伎倆 2022-07-15 06:21 209阅读 0赞

**提高单机短连接QPS到20万**

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一般的通讯协议在设计上都避免服务器端主动发起TCP连接关闭，让客户端来发起close socket，避免服务器端端口和内存的资源消耗

默认情况下，客户端关闭TCP连接后本地的临时端口会长时间进入TIME\_WAIT状态（默认120s），TIME\_WAIT状态是为了保护TCP协议的正确性，避免端口发生复用后老的TCP连接残留在网络上的报文进入新的连接里。但这也引入了一个问题，临时端口数量有限，耗尽后，新建连接就会报错EADDRNOTAVAIL

首先要增加临时端口的数量，增加可被消耗的临时端口资源  
sysctl -w "net.ipv4.ip\_local\_port\_range=1024 65535”

然后要加速临时端口回收

第一种方法是启用tw\_reuse，tw\_reuse能加速TIME\_WAIT状态端口在几秒时间内安全的回收  
sysctl -w net.ipv4.tcp\_timestamps=1  
sysctl -w net.ipv4.tcp\_tw\_reuse=1  
2.6.32内核下启动tw\_reuse短连接可以达到2w，性能并不稳定；

第二种方法更激进些，启用tw\_recycle，tw\_recycle允许在两个RTT。当多个客户端处于NAT后时，在服务器端开启tw\_recycle会引起丢包问题，如果丢SYN包，就会造成新建连接失败  
sysctl -w net.ipv4.tcp\_timestamps=1  
sysctl -w net.ipv4.tcp\_tw\_recycle=1  
2.6.32内核下启动tw\_recycle短连接可以达到6w，比较稳定；

第三种方法是给socket配置SO\_LINGER，on设为1，linger设为0，这样关闭连接后TCP状态从ESTAB直接进入CLOSED，向服务器发rst包而不是fin包来关闭连接。这种方法风险最高，会丢弃buffer里未发送完的数据，不过通过设计协议（客户端和服务器协议上协商后再关闭TCP连接）可以规避这个问题，使用需要小心，选择合适的场景。  
这个方法可以完全解掉TIME\_WAIT问题，短连接达到20w，很稳定

短连接QPS达到20w后，网卡pps接近百万，耗时主要在软中断，内核spin\_lock和网卡驱动里，也基本让内核态网络协议栈负载饱和了。

**背景资料补充：**

SO\_LINGER作用  
设置函数close()关闭TCP连接时的行为。缺省close()的行为是，如果有数据残留在socket发送缓冲区中则系统将继续发送这些数据给对方，等待被确认，然后返回。

利用此选项，可以将此缺省行为设置为以下两种  
  a.立即关闭该连接，通过发送RST分组(而不是用正常的FIN|ACK|FIN|ACK四个分组)来关闭该连接。至于发送缓冲区中如果有未发送完的数据，则丢弃。主动关闭一方的TCP状态则跳过TIMEWAIT，直接进入CLOSED。网上很多人想利用这一点来解决服务器上出现大量的TIMEWAIT状态的socket的问题，但是，这并不是一个好主意，这种关闭方式的用途并不在这儿，实际用途在于服务器在应用层的需求。  
  b.将连接的关闭设置一个超时。如果socket发送缓冲区中仍残留数据，进程进入睡眠，内核进入定时状态去尽量去发送这些数据。  
    在超时之前，如果所有数据都发送完且被对方确认，内核用正常的FIN|ACK|FIN|ACK四个分组来关闭该连接，close()成功返回。  
    如果超时之时，数据仍然未能成功发送及被确认，用上述a方式来关闭此连接。close()返回EWOULDBLOCK。

SO\_LINGER选项使用如下结构：

struct linger \{

int l\_onoff;

int l\_linger;

\};

l\_onoff为0，则该选项关闭，l\_linger的值被忽略，close()用上述缺省方式关闭连接。

l\_onoff非0，l\_linger为0，close()用上述a方式关闭连接。

l\_onoff非0，l\_linger非0，close()用上述b方式关闭连接。  
  
值得一说的是，不管你用什么方式使用SO\_LINGER，都需要大量耐心的测试来确保你的服务器[程序][Link 1]确实是按照你的意愿在跑，因为这个选项对服务器处理小量请求的行为影响非常细微，简单的功能测试很难验证它的行为，上线后量大的情况下可能会出问题，让你的服务器马上下线，大并发量的模拟实际场景压测才能保证其正确性:)。

[Link 1]: http://www.xuebuyuan.com/