单机最大tcp连接数

我们先假设单台服务器最多只能支持万级并发连接,其实对绝大多数应用来说已经远远足够了,但是对于一些拥有很大用户基数的互联网公司,往往面临的并发连接数是百万,千万,甚至腾讯的上亿(注:QQ默认用的UDP协议)。虽然现在的集群,分布式技术可以为我们将并发负载分担在多台服务器上,那我们只需要扩展出数十台电脑就可以解决问题,但是我们更希望能更大的挖掘单台服务器的资源,先努力垂直扩展,再进行水平扩展,这样可以有效的节省服务器相关的开支(硬件资源,机房,运维,电力其实也是一笔不小的开支)。

那么到底一台服务器能够支持多少TCP并发连接呢?

常识一:文件句柄限制

在linux下编写网络服务器程序的朋友肯定都知道每一个tcp连接都要占一个文件描述符,一旦这个文件描述符使用完了,新的连接到来返回给我们的错误是 “Socket/File:Can't open so many files”

这时你需要明白操作系统对可以打开的最大文件数的限制。

进程限制

执行 ulimit -n 输出 1024,说明对于一个进程而言最多只能打开1024个文件,所以你要采用此默认配置最多也就可以并发上千个TCP连接。

临时修改:ulimit -n 1000000,但是这种临时修改只对当前登录用户目前的使用环境有效,系统重启或用户退出后就会失效。

重启后失效的修改(不过我在CentOS 6.5下测试,重启后未发现失效):编辑 /etc/security/limits.conf 文件, 修改后内容为

* soft nofile 1000000
* hard nofile 1000000

永久修改:编辑 /etc/rc.local,在其后添加如下内容

ulimit -SHn 1000000

全局限制

执行 cat /proc/sys/fs/file-nr 输出 9344 0 592026

分别为:

  1. 已经分配的文件句柄数,
  2. 已经分配但没有使用的文件句柄数。(但在kernel 2.6版本中第二项的值总为0,这并不是一个错误,它实际上意味着已经分配的文件描述符无一浪费的都已经被使用了)
  3. 最大文件句柄数。

我们可以把这个数值改大些,用 root 权限修改 /etc/sysctl.conf 文件:

fs.file-max = 1000000
net.ipv4.ip_conntrack_max = 1000000
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_max = 1000000

常识二:端口号范围限制?

操作系统上端口号1024以下是系统保留的,从1024-65535是用户使用的。由于每个TCP连接都要占一个端口号,所以我们最多可以有60000多个并发连接。我想有这种错误思路朋友不在少数吧?(其中我过去就一直这么认为)

我们来分析一下吧

如何标识一个TCP连接:系统用一个4四元组来唯一标识一个TCP连接:{local ip, local port,remote ip,remote port}。好吧,我们拿出《UNIX网络编程:卷一》第四章中对accept的讲解来看看概念性的东西,第二个参数cliaddr代表了客户端的ip地址和端口号。而我们作为服务端实际只使用了bind时这一个端口,说明端口号65535并不是并发量的限制。

Server的最大连接数

server通常固定在某个本地端口上监听,等待client的连接请求。不考虑地址重用(unix的SO_REUSEADDR选项)的情况下,即使server端有多个ip,本地监听端口也是独占的,因此server端tcp连接4元组中只有remote ip(也就是client ip)和remote port(客户端port)是可变的,因此最大tcp连接为客户端ip数×客户端port数,对IPV4,不考虑ip地址分类等因素,最大tcp连接数约为2的32次方(ip数)×2的16次方(port数),也就是server端单机最大tcp连接数约为2的48次方

client最大tcp连接数

client每次发起tcp连接请求时,除非绑定端口,通常会让系统选取一个空闲的本地端口(local port),该端口是独占的,不能和其他tcp连接共享。tcp端口的数据类型是unsigned short,因此本地端口个数最大只有65536,端口0有特殊含义,不能使用,这样可用端口最多只有65535,所以在全部作为client端的情况下,最大tcp连接数为65535,这些连接可以连到不同的server ip。

总结

上面给出的结论都是理论上的单机TCP并发连接数,实际上单机并发连接数肯定要受硬件资源(内存)、网络资源(带宽)的限制,我只是排除掉系统逻辑层的限制。

这种单台机器10w并发,不考虑内存cpu的实现,主要是程序网络模型的选择。项目在Github上有提供 https://github.com/yaocoder/HPNetServer







发表于: 8月前   最后更新时间: 8月前   游览量:648
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