一台Linux机器上最多能建立多少个TCP连接?

Posted 狱典司

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了一台Linux机器上最多能建立多少个TCP连接?相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一台Linux机器上最多能建立多少个TCP连接?

看面经看到有的公司面试会问这个问题,上网搜了搜感觉没有找到特别全面且易懂的答案,遂思考后总结如下,如有纰漏还请指出!

受限制的因素:

  1. 计算机(或虚拟机)能够打开的最大文件个数 file-max,受硬件配置影响;

在通信的每一方(Linux OS)上,每个socket其实都属于一个打开的文件,通过文件描述符fd作为句柄去操作,该限制可以用ulimit -a查看,也可以用cat /proc/sys/fs/file-max查看,open file标识了当前用户下进程默认最多能打开的文件描述符个数,缺省为1024。


可以通过修改配置文件的方式修改该上限值:sudo vi /etc/security/limits.conf
在文件尾部写入以下配置,soft 软限制,hard 硬限制。如下所示:

soft nofile 65536		#这里将软限制改为65536,简单的匹配0~65535端口号per Port per Connnection的情况。
hard nofile 100000
  1. 最大端口数ip_local_port_range

TCP数据包中用于表述端口的字段是16位,最多可以表示2^16也就是65535个端口;

使用sysctl net.ipv4.ip_local_port_rangecat /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range,一般情形下:linux临时端口号范围是(32768,61000)

  1. ip数量

ip(ipv4)数量的理论最大值,受限于ip的位数 ---- ip长度为32位,那么极限最优条件下(但没有这个可能)单机可以拥有2^32个ip地址,但这样就把世界上所有的ip都用光了。

每个TCP连接由唯一的TCP四元组可以唯一确定,即:(local IP, local Port, remote IP, remote Port)

那么最理想情况下,单机可以承受的最大TCP连接量为:

2^32(local IP) x 2^16(local Port) x 2^32(remote IP) x 2^16(remote Port)

但是就目前的TCP协议来说,显然这是不可能的,首先,不会有一台机器可以占用所有的ip,其次需要考虑机器是否能正常的打开2^16个端口,以及机器是否支持那么多的打开文件,最最最重要的是,机器能否有那么大的内存和CPU资源来维护这些TCP连接。

  1. 内存

因为Linux每维护一条TCP连接都要花费资源。处理连接请求,保活,数据的收发,以及TCP保证可靠传输的各种机制都需要消耗CPU资源,维持TCP连接主要消耗内存。

我们题目的问题是考虑最大多少个连接,所以我们先不考虑数据的收发。

那么TCP在静止的状态下,就不怎么消耗CPU了(先不考虑心跳包保活的问题),主要消耗内存。而Linux上内存是有限的。

一条TCP连接如果不发送数据的话,消耗内存是3.3K左右。

如果有数据发送,需要为每条TCP分配发送缓存区,大小受参数net.ipv4.tcp_wmem配置影响,默认情况下最小是4K

假设你只保持连接不发送数据,那么你服务器可以建立的连接最大数量 = 你的内存/3.3K。 假如是4GB的内存,那么大约可接受的TCP连接数量是100万左右。

对于提供单一服务的具体的服务器来说,不考虑端口复用(unix/linux的SO_REUSEADDR选项)的情况下,例如对于一台nginx Server,它的IP和端口是固定的。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。它理论上可能建立的最大的连接数是2的32次方(ip数)×2的16次方(port数),大约两百万亿!

Linux上除了监听80以外,还可以监听其它的端口,例如mysql的3306, Redis的6339,当然条件允许的话所有65535个端口你都可以用来监听一遍。

以上是关于一台Linux机器上最多能建立多少个TCP连接?的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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