單機最大tcp連接數

 

 

 在tcp應用中，server事先在某個固定端口監聽，client主動發起連接，經過三路握手后建立tcp連接。那么對單機，其最大並發tcp連接數是多少？

如何標識一個TCP連接

在確定最大連接數之前，先來看看系統如何標識一個tcp連接。系統用一個4四元組來唯一標識一個TCP連接：{local ip, local port,remote ip,remote port}。

一,client最大tcp連接數

client每次發起tcp連接請求時，除非綁定端口，通常會讓系統選取一個空閑的本地端口（local port），該端口是獨占的，不能和其他tcp連接共享。tcp端口的數據類型是unsigned short，因此本地端口個數最大只有65536，端口0有特殊含義，不能使用，這樣可用端口最多只有65535，所以在全部作為client端的情況下，最大tcp連接數為65535，這些連接可以連到不同的server ip。

二,server最大tcp連接數

server通常固定在某個本地端口上監聽，等待client的連接請求。不考慮地址重用（unix的SO_REUSEADDR選項）的情況下，即使server端有多個ip，本地監聽端口也是獨占的，因此server端tcp連接4元組中只有remote ip（也就是client ip）和remote port（客戶端port）是可變的，因此最大tcp連接為客戶端ip數×客戶端port數，對IPV4，不考慮ip地址分類等因素，最大tcp連接數約為2的32次方（ip數）×2的16次方（port數），也就是server端單機最大tcp連接數約為2的48次方。

三,實際的tcp連接數

上面給出的是理論上的單機最大連接數，在實際環境中，受到機器資源、操作系統等的限制，特別是sever端，其最大並發tcp連接數遠不能達到理論上限。在unix/linux下限制連接數的主要因素是內存和允許的文件描述符個數（每個tcp連接都要占用一定內存，每個socket就是一個文件描述符），另外1024以下的端口通常為保留端口。在默認2.6內核配置下，經過試驗，每個socket占用內存在15~20k之間。

影響一個socket占用內存的參數包括：

rmem_max

wmem_max

tcp_rmem

tcp_wmem

tcp_mem

grep skbuff /proc/slabinfo

對server端，通過增加內存、修改最大文件描述符個數等參數，單機最大並發TCP連接數超過10萬 是沒問題的，國外 Urban Airship 公司在產品環境中已做到 50 萬並發 。在實際應用中，對大規模網絡應用，還需要考慮C10K 問題。

原文：

http://wanshi.iteye.com/blog/1256282

http://www.cnblogs.com/Solstice/archive/2011/07/01/2095411.html

http://unix.stackexchange.com/questions/30509/what-is-the-formula-to-determine-how-much-memory-a-socket-consumes-under-linux

http://serverfault.com/questions/10852/what-limits-the-maximum-number-of-connections-on-a-linux-server

http://soft.chinabyte.com/os/285/12349285.shtml

 

 

 

曾幾何時我們還在尋求網絡編程中C10K問題的解決方案，但是現在從硬件和操作系統支持來看單台服務器支持上萬並發連接已經沒有多少挑戰性了。

我們先假設單台服務器最多只能支持萬級並發連接，其實對絕大多數應用來說已經遠遠足夠了，但是對於一些擁有很大用戶基數的互聯網公司，往往面臨的並發連接數是百萬，千萬，甚至騰訊的上億（注：QQ默認用的UDP協議）。雖然現在的集群，分布式技術可以為我們將並發負載分擔在多台服務器上，那我們只需要擴展出數十台電腦就可以解決問題，但是我們更希望能更大的挖掘單台服務器的資源，先努力垂直擴展，再進行水平擴展，這樣可以有效的節省服務器相關的開支（硬件資源，機房，運維，電力其實也是一筆不小的開支）。

那么到底一台服務器能夠支持多少TCP並發連接呢？

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常識一：文件句柄限制

在linux下編寫網絡服務器程序的朋友肯定都知道每一個tcp連接都要占一個文件描述符，一旦這個文件描述符使用完了，新的連接到來返回給我們的錯誤是“Socket/File:Can't open so many files”。

這時你需要明白操作系統對可以打開的最大文件數的限制。

• 進程限制

  • 執行 ulimit -n 輸出 1024，說明對於一個進程而言最多只能打開1024個文件，所以你要采用此默認配置最多也就可以並發上千個TCP連接。

  • 臨時修改：ulimit -n 1000000，但是這種臨時修改只對當前登錄用戶目前的使用環境有效，系統重啟或用戶退出后就會失效。

  • 重啟后失效的修改（不過我在CentOS 6.5下測試，重啟后未發現失效）：編輯 /etc/security/limits.conf 文件， 修改后內容為

    * soft nofile 1000000

    * hard nofile 1000000

  • 永久修改：編輯/etc/rc.local，在其后添加如下內容

    ulimit -SHn 1000000

• 全局限制

  • 執行 cat /proc/sys/fs/file-nr 輸出 9344 0 592026，分別為：1.已經分配的文件句柄數，2.已經分配但沒有使用的文件句柄數，3.最大文件句柄數。但在kernel 2.6版本中第二項的值總為0，這並不是一個錯誤，它實際上意味着已經分配的文件描述符無一浪費的都已經被使用了 。

  • 我們可以把這個數值改大些，用 root 權限修改 /etc/sysctl.conf 文件:

    fs.file-max = 1000000

    net.ipv4.ip_conntrack_max = 1000000

    net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_max = 1000000

常識二：端口號范圍限制？

操作系統上端口號1024以下是系統保留的，從1024-65535是用戶使用的。由於每個TCP連接都要占一個端口號，所以我們最多可以有60000多個並發連接。我想有這種錯誤思路朋友不在少數吧？（其中我過去就一直這么認為）

我們來分析一下吧

• 如何標識一個TCP連接：系統用一個4四元組來唯一標識一個TCP連接：{local ip, local port,remote ip,remote port}。好吧，我們拿出《UNIX網絡編程：卷一》第四章中對accept的講解來看看概念性的東西，第二個參數cliaddr代表了客戶端的ip地址和端口號。而我們作為服務端實際只使用了bind時這一個端口，說明端口號65535並不是並發量的限制。

• server最大tcp連接數：server通常固定在某個本地端口上監聽，等待client的連接請求。不考慮地址重用（unix的SO_REUSEADDR選項）的情況下，即使server端有多個ip，本地監聽端口也是獨占的，因此server端tcp連接4元組中只有remote ip（也就是client ip）和remote port（客戶端port）是可變的，因此最大tcp連接為客戶端ip數×客戶端port數，對IPV4，不考慮ip地址分類等因素，最大tcp連接數約為2的32次方（ip數）×2的16次方（port數），也就是server端單機最大tcp連接數約為2的48次方。

總結

上面給出的結論都是理論上的單機TCP並發連接數，實際上單機並發連接數肯定要受硬件資源（內存）、網絡資源（帶寬）的限制，至少對我們的需求現在可以做到數十萬級的並發了，你的呢？

這種單台機器10w並發，不考慮內存cpu的實現，主要是程序網絡模型的選擇。項目在Github上有提供 https://github.com/yaocoder/HPNetServer