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Linux 常用内核网络参数与相关问题处理

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本文总结了常见的 Linux 内核参数及相关问题。修改内核参数前，您需要：

  • 从实际需要出发，最好有相关数据的支撑，若您的业务没有受到影响不建议调整内核参数。
  • 了解每一个参数的具体作用，并且同类型或版本操作系统下内核参数可能有所不同。
  • 备份 ECS 实例中的重要数据。参阅文档创建快照。

Linux 常用内核网络参数

参数 描述
net.core.rmem_default 默认的 TCP 数据接收窗口大小（字节）。
net.core.rmem_max 最大的 TCP 数据接收窗口（字节）。
net.core.wmem_default 默认的 TCP 数据发送窗口大小（字节）。
net.core.wmem_max 最大的 TCP 数据发送窗口（字节）。
net.core.netdev_max_backlog 在每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时，允许送到队列的数据包的最大数目。
net.core.somaxconn 定义了系统中每一个端口最大的监听队列的长度，这是个全局的参数。
net.core.optmem_max 表示每个套接字所允许的最大缓冲区的大小。
net.ipv4.tcp_mem 确定 TCP 栈应该如何反映内存使用，每个值的单位都是内存页（通常是 4KB）
第一个值是内存使用的下限；
第二个值是内存压力模式开始对缓冲区使用应用压力的上限；
第三个值是内存使用的上限。在这个层次上可以将报文丢弃，从而减少对内存的使用。对于较大的 BDP 可以增大这些值（注意：其单位是内存页而不是字节）。
net.ipv4.tcp_rmem 为自动调优定义 socket 使用的内存。
第一个值是为 socket 接收缓冲区分配的最少字节数；
第二个值是默认值（该值会被 rmem_default 覆盖），缓冲区在系统负载不重的情况下可以增长到这个值；
第三个值是接收缓冲区空间的最大字节数（该值会被 rmem_max 覆盖）。
net.ipv4.tcp_wmem 为自动调优定义 socket 使用的内存。
第一个值是为 socket 发送缓冲区分配的最少字节数；
第二个值是默认值（该值会被 wmem_default 覆盖），缓冲区在系统负载不重的情况下可以增长到这个值；
第三个值是发送缓冲区空间的最大字节数（该值会被 wmem_max 覆盖）。
net.ipv4.tcp_keepalive_time TCP 发送 keepalive 探测消息的间隔时间（秒），用于确认 TCP 连接是否有效。
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl 探测消息未获得响应时，重发该消息的间隔时间（秒）。
net.ipv4.tcp_keepalive_probes 在认定 TCP 连接失效之前，最多发送多少个 keepalive 探测消息。
net.ipv4.tcp_sack 启用有选择的应答（1 表示启用），通过有选择地应答乱序接收到的报文来提高性能，让发送者只发送丢失的报文段，（对于广域网通信来说）这个选项应该启用，但是会增加对 CPU 的占用。
net.ipv4.tcp_fack 启用转发应答，可以进行有选择应答（SACK）从而减少拥塞情况的发生，这个选项也应该启用。
net.ipv4.tcp_timestamps TCP 时间戳（会在 TCP 包头增加 12 B），以一种比重发超时更精确的方法（参考 RFC 1323）来启用对 RTT 的计算，为实现更好的性能应该启用这个选项。
net.ipv4.tcp_window_scaling 启用 RFC 1323 定义的 window scaling，要支持超过 64KB 的 TCP 窗口，必须启用该值（1 表示启用），TCP 窗口最大至 1GB，TCP 连接双方都启用时才生效。
net.ipv4.tcp_syncookies 表示是否打开 TCP 同步标签（syncookie），内核必须打开了 CONFIG_SYN_COOKIES 项进行编译，同步标签可以防止一个套接字在有过多试图连接到达时引起过载。默认值 0 表示关闭。
net.ipv4.tcp_tw_reuse 表示是否允许将处于 TIME-WAIT 状态的 socket （TIME-WAIT 的端口）用于新的 TCP 连接。
net.ipv4.tcp_tw_recycle 能够更快地回收 TIME-WAIT 套接字。
net.ipv4.tcp_fin_timeout 对于本端断开的 socket 连接，TCP 保持在 FIN-WAIT-2 状态的时间（秒）。对方可能会断开连接或一直不结束连接或不可预料的进程死亡。
net.ipv4.ip_local_port_range 表示 TCP/UDP 协议允许使用的本地端口号。
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog 对于还未获得对方确认的连接请求，可保存在队列中的最大数目。如果服务器经常出现过载，可以尝试增加这个数字。默认为 1024。
net.ipv4.tcp_low_latency 允许 TCP/IP 栈适应在高吞吐量情况下低延时的情况，这个选项应该禁用。
net.ipv4.tcp_westwood 启用发送者端的拥塞控制算法，它可以维护对吞吐量的评估，并试图对带宽的整体利用情况进行优化，对于 WAN 通信来说应该启用这个选项。
net.ipv4.tcp_bic 为快速长距离网络启用 Binary Increase Congestion，这样可以更好地利用以 GB 速度进行操作的链接，对于 WAN 通信应该启用这个选项。
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets 该参数设置系统的 TIME_WAIT 的数量，如果超过默认值则会被立即清除。默认为 180000。
net.ipv4.tcp_synack_retries 指明了处于 SYN_RECV 状态时重传 SYN+ACK 包的次数。
net.ipv4.tcp_abort_on_overflow 设置改参数为 1 时，当系统在短时间内收到了大量的请求，而相关的应用程序未能处理时，就会发送 Reset 包直接终止这些链接。建议通过优化应用程序的效率来提高处理能力，而不是简单地 Reset。
默认值： 0
net.ipv4.route.max_size 内核所允许的最大路由数目。
net.ipv4.ip_forward 接口间转发报文。
net.ipv4.ip_default_ttl 报文可以经过的最大跳数。
net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established 让 iptables 对于已建立的连接，在设置时间内若没有活动，那么则清除掉。
net.netfilter.nf_conntrack_max 哈希表项最大值。

查看和修改 Linux 实例内核参数

方法一、通过 /proc/sys/ 目录

/proc/sys/ 目录是 Linux 内核在启动后生成的伪目录，其目录下的 net 文件夹中存放了当前系统中生效的所有内核参数、目录树结构与参数的完整名称相关，如 net.ipv4.tcp_tw_recycle，它对应的文件是 /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle，文件的内容就是参数值。

查看内核参数：使用 cat 查看对应文件的内容，例如执行命令 cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle 查看 net.ipv4.tcp_tw_recycle 的值。

修改内核参数：使用 echo 修改内核参数对应的文件，例如执行命令 echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle 将 net.ipv4.tcp_tw_recycle 的值修改为 0。

注意：方法一修改的参数值仅在当次运行中生效，系统重启后会回滚历史值，一般用于临时性的验证修改的效果。若需要永久性的修改，请参阅方法二。

方法二、通过 sysctl.conf 文件

查看内核参数：执行命令 sysctl -a 查看当前系统中生效的所有参数，如下所示：

 
 
    
  
  
  1. net.ipv4.tcp_app_win = 31
    2. 
  
  
  2. net.ipv4.tcp_adv_win_scale = 2
    3. 
  
  
  3. net.ipv4.tcp_tw_reuse = 0
    4. 
  
  
  4. net.ipv4.tcp_frto = 2
    5. 
  
  
  5. net.ipv4.tcp_frto_response = 0
    6. 
  
  
  6. net.ipv4.tcp_low_latency = 0
    7. 
  
  
  7. net.ipv4.tcp_no_metrics_save = 0
    8. 
  
  
  8. net.ipv4.tcp_moderate_rcvbuf = 1
    9. 
  
  
  9. net.ipv4.tcp_tso_win_divisor = 3
    10. 
  
  
  10. net.ipv4.tcp_congestion_control = cubic
    11. 
  
  
  11. net.ipv4.tcp_abc = 0
    12. 
  
  
  12. net.ipv4.tcp_mtu_probing = 0
    13. 
  
  
  13. net.ipv4.tcp_base_mss = 512
    14. 
  
  
  14. net.ipv4.tcp_workaround_signed_windows = 0
    15. 
  
  
  15. net.ipv4.tcp_challenge_ack_limit = 1000
    16. 
  
  
  16. net.ipv4.tcp_limit_output_bytes = 262144
    17. 
  
  
  17. net.ipv4.tcp_dma_copybreak = 4096
    18. 
  
  
  18. net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle = 1
    19. 
  
  
  19. net.ipv4.cipso_cache_enable = 1
    20. 
  
  
  20. net.ipv4.cipso_cache_bucket_size = 10
    21. 
  
  
  21. net.ipv4.cipso_rbm_optfmt = 0
    22. 
  
  
  22. net.ipv4.cipso_rbm_strictvalid = 1
    23.

修改内核参数：

  1. 执行命令 /sbin/sysctl -w kernel.domainname="example.com" 来修改指定的参数值，如sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_recycle="0"
  2. 执行命令 vi /etc/sysctl.conf 修改 /etc/sysctl.conf 文件中的参数。
  3. 执行命令 /sbin/sysctl -p 使配置生效。

Linux 网络相关内核参数引发的常见问题及处理

问题现象 原因分析 解决方案
无法在本地网络环境通过 SSH 连接 ECS Linux 实例，或者访问该 Linux 实例上的 HTTP 业务出现异常。Telnet 测试会被 reset。 如果您的本地网络是 NAT 共享方式上网，该问题可能是由于本地 NAT 环境和目标 Linux 相关内核参数配置不匹配导致。
尝试通过修改目标 Linux 实例内核参数来解决问题：
1. 远程连接目标 Linux 实例；
2. 查看当前配置： cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recyclecat /proc/sys/net/ipv4/tcp_timestamps 查看上述两个配置的值是不是 0，如果为 1的话，NAT 环境下的请求可能会导致上述问题。		 通过如下方式将上述参数值修改为 0：
1. 执行命令 vi /etc/sysctl.conf。
2. 添加如下内容：net.ipv4.tcp_tw_recycle=0net.ipv4.tcp_timestamps=0。
3. 输入指令 # sysctl -p 使配置生效。
4. 重新 SSH 登录实例或者业务访问测试。
服务端 A 与 客户端 B 建立了 TCP 连接，之后服务端 A 主动断开了连接，但是在客户端 B 上仍然看到连接是建立的。示例见图一，图二。 通常是由于修改了服务端内核参数 net.ipv4.tcp_fin_timeout 默认设置所致。 1. 执行命令 vi /etc/sysctl.conf，修改配置：net.ipv4.tcp_fin_timeout=30。
2. 执行命令 # sysctl -p 使配置生效。
通过 netstat 或 ss 可以看到大量处于 TIME_WAIT 状态的连接。 通过 netstat -n | awk ‘/^tcp/ {++y[$NF]} END {for(w in y) print w, y[w]}’ 查看 TIME_WAIT 数量。 1. 执行命令 vi /etc/sysctl.conf，修改或加入以下内容：
     
     
    
      
      
  1. net.ipv4.tcp_syncookies = 1 
    net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 
    net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
    net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
    2.
2. 执行命令 /sbin/sysctl -p 使配置生效。
云服务器上出现大量 CLOSE_WAIT 状态的连接数。 根据实例上的业务量来判断 CLOSE_WAIT 数量是否超出了正常的范围。TCP 连接断开时需要进行四次挥手，TCP 连接的两端都可以发起关闭连接的请求，若对端发起了关闭连接，但本地没有进行后续的关闭连接操作，那么该链接就会处于 CLOSE_WAIT 状态。虽然该链接已经处于半开状态，但是已经无法和对端通信，需要及时的释放该链接。建议从业务层面及时判断某个连接是否已经被对端关闭，即在程序逻辑中对连接及时进行关闭检查。 通过命令 netstat -an|grep CLOSE_WAIT|wc -l 查看当前实例上处于 CLOSE_WAIT 状态的连接数。
Java 语言：
1. 通过 read 方法来判断 I/O 。当 read 方法返回 -1 时则表示已经到达末尾。
2. 通过 close 方法关闭该链接。
C 语言：
1. 检查 read 的返回值，若是 0 则可以关闭该连接，若小于 0 则查看一下 errno，若不是 AGAIN 则同样可以关闭连接。
ECS Linux FIN_WAIT2 状态的 TCP 链接过多。 HTTP 服务中，SERVER 由于某种原因关闭连接，如 KEEPALIVE 的超时。这样，作为主动关闭的 SERVER 一方就会进入 FIN_WAIT2 状态。但 TCP/IP 协议栈中，FIN_WAIT2 状态是没有超时的（不像 TIME_WAIT 状态），如果 Client 不关闭，FIN_WAIT_2 状态将保持到系统重启，越来越多的 FIN_WAIT_2 状态会致使内核 Crash。 1. 执行命令 vi /etc/sysctl.conf，修改或加入以下内容：
     
     
    
      
      
  1. net.ipv4.tcp_syncookies = 1
        net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
        net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192
        net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000
    2.
2. 执行命令 # sysctl -p 使配置生效。
查询服务器 /var/log/message 日志，发现全部是类似如下 kernel: TCP: time wait bucket table overflowt 的报错信息，报错提示 TCP time wait 溢出，见图三。 TCP 连接使用很高，容易超出限制。见图四。 1. 执行命令 netstat -anp |grep tcp |wc -l统计 TCP 连接数。
2. 对比 /etc/sysctl.conf 配置文件的 net.ipv4.tcp_max_tw_buckets 最大值，看是否有超出情况。
3. 执行命令 vi /etc/sysctl.conf，查询 net.ipv4.tcp_max_tw_buckets 参数。如果确认连接使用很高，容易超出限制。
4. 调高参数 net.ipv4.tcp_max_tw_buckets，扩大限制。
5. 执行命令 # sysctl -p 使配置生效。
ECS Linux 实例出现间歇性丢包的情况，通过 tracert， mtr 等手段排查，外部网络未见异常。同时，如下图所示，在系统日志中重复出现大量kernel nf_conntrack: table full, dropping packet.错误信息。见图五。 ip_conntrack 是 Linux 系统内 NAT 的一个跟踪连接条目的模块。ip_conntrack 模块会使用一个哈希表记录 TCP 通讯协议的 established connection 记录，当哈希表满了的时候，会导致 nf_conntrack: table full, dropping packet 错误。需要通过修改内核参数来调整 ip_conntrack 限制。 Centos 5.x 系统
1. 使用管理终端登录实例。
2. 执行命令 # vi /etc/sysctl.conf 编辑系统内核配置。
3. 修改哈希表项最大值参数：net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_max = 655350。
4. 修改超时时间参数：net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_established = 1200，默认情况下 timeout 是5天（432000秒）。
5. 执行命令 # sysctl -p 使配置生效。

Centos 6.x 及以上系统：
1. 使用管理终端登录实例。
2. 执行命令 # vi /etc/sysctl.conf 编辑系统内核配置。
3. 修改哈希表项最大值参数：net.netfilter.nf_conntrack_max = 655350。
4. 修改超时时间参数：net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established = 1200，默认情况下 timeout 是5天（432000秒）。
5. 执行命令 # sysctl -p 使配置生效。
客户端做了 NAT 后无法访问 ECS、RDS，包括通过 SNAT VPC 访问外网的 ECS 。无法访问连接其他 ECS 或 RDS 等云产品，抓包检测发现远端对客户端发送的 SYN 包没有响应。 若远端服务器同时开启 net.ipv4.tcp_tw_recycle 和 net.ipv4.tcp_timestamps，即参数取值为 1 时，服务器会检查每一个报文的时间戳（Timestamp），若 Timestamp 不是递增的关系，则不做处理。做了 NAT 后，服务器看到来自不同的客户端的 IP 相似，但 NAT 前每一台客户端的时间可能会有偏差，在服务器上就会看到 Timestamp 不是递增的情况。 - 远端服务器为 ECS：
修改参数 net.ipv4.tcp_tw_recycle 为 0。
- 远端服务器为 RDS 等 PaaS 服务：
RDS 无法直接修改内核参数，需要在客户端上修改参数 net.ipv4.tcp_tw_recycle 和 net.ipv4.tcp_timestamps 为 0。

参考链接

  1. Linux man-pages
  2. kernel/git/torvalds/linux.git_proc
  3. kernel/git/torvalds/linux.git_proc_net_tcp
  4. kernel/git/torvalds/linux.git_ip-sysctl
  5. kernel/git/torvalds/linux.git_netfilter-sysctl
  6. kernel/git/torvalds/linux.git_nf_conntrack-sysctl

图一： 客户端 B TCP 连接

clientb

图二： 客户端 A TCP 连接

clienta

图三： 报错提示 TCP time wait 溢出

kernel

图四： 查询 net.ipv4.tcp_max_tw_buckets 参数

parameter

图五： ECS Linux 实例间歇性丢包

Linuxnat

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