前言

众所周知在默认参数情况下Linux对高并发支持并不好，主要受限于单进程最大打开文件数限制、内核TCP参数方面和IO事件分配机制等。下面就从几方面来调整使Linux系统能够支持高并发环境。

1. Iptables相关

如非必须，关掉或卸载iptables防火墙，并阻止kernel加载iptables模块。这些模块会影响并发性能。

2. 单进程最大打开文件数限制

一般的发行版，限制单进程最大可以打开1024个文件，这是远远不能满足高并发需求的，调整过程如下：

在#号提示符下敲入：

ulimit –n 65535

将root启动的单一进程的最大可打开的文件数设为65535个。如果系统回显类似于“Operationnotpermitted”之类的话，说明上述限制修改失败，实际上是因为在中指定的数值超过了Linux系统对该用户打开文件数的软限制或硬限制。因此，需修改Linux系统对用户的关于打开文件数的软限制和硬限制。

第一步，修改limits.conf文件，并添加：

vim /etc/security/limits.conf

* soft nofile 65536
* hard nofile 65536

其中’*'号表示修改所有用户的限制；soft或hard指定要修改软限制还是硬限制；65536则指定了想要修改的新的限制值，即最大打开文件数(请注意软限制值要小于或等于硬限制)。修改完后保存文件。

第二步，修改/etc/pam.d/login文件，在文件中添加如下行：

vim /etc/pam.d/login

sessionrequired /lib/security/pam_limits.so

这告诉Linux在用户完成系统登录后，应调用pam_limits.so模块来设置系统对该用户可用的各种资源数量的最大限制(包括用户可打开的最大文件数限制)，而pam_limits.so模块会从/etc/security/limits.conf文件中读取配置来设置这些限制值。修改完后保存此文件。

第三步，查看Linux系统级的最大打开文件数限制，使用如下命令：

cat/proc/sys/fs/file-max

32568

表明这台Linux系统最多允许同时打开(即包含所有用户打开文件数总和)32568个文件，是Linux系统级硬限制，所有用户级的打开文件数限制都不应超过该数值。通常这个系统级硬限制是Linux系统在启动时根据系统硬件资源状况计算出的最佳的最大同时打开文件数限制，如无特殊需要，不应该修改此限制，除非想为用户级打开文件数限制设置超过此限制的值。修改此硬限制的方法是修改 /etc/sysctl.conf 文件内 fs.file-max= 131072

这是让Linux在启动完成后强行将系统级打开文件数硬限制设为131072。

完成上述步骤后重启系统，一般可将Linux系统对指定用户的单一进程允许同时打开的最大文件数限制设为指定值。如重启后 ulimit -n命令查看用户可打开文件数仍低于上步设的最大值，可能是因在用户登录脚本 /etc/profile 中用 ulimit -n 命令已将用户同时打开的文件数做了限制。由于通过 ulimit -n 修改系统对用户可同时打开文件的最大数限制，新修改值只能小于或等于上次 ulimit -n 设置值，因此想用此命令增大这个限制值是不可能。所以如有上述问题，就只能去打开 /etc/profile 脚本文件，在文件中查找是否用了 ulimit -n 限制了用户可同时打开的最大文件数量，如找到则删除，或将其设为合适值，然后保存文件，用户退出并重新登录系统即可。

通过上述步骤，就为支持高并发TCP连接处理的通讯处理程序解除关于打开文件数量方面的系统限制。

3. 内核TCP参数方面

Linux系统下，TCP连接断开后，会以 TIME_WAIT 状态保留一定时间，然后才释放端口。当并发请求过多时，会产生大量 TIME_WAIT 状态连接，无法及时断开会占用大量的端口资源和服务器资源。这时可优化TCP内核参数，及时将TIME_WAIT状态的端口清理掉。

下面方法只对大量 TIME_WAIT 状态的连接导致系统资源消耗有效，如不是这种情况，效果可能不明显。可用 netstat 命令查 TIME_WAIT 状态，输入下面命令，

查看当前TCP连接的状态和对应的连接数量：

netstat -n | awk ‘/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}’

#这个命令会输出类似下面的结果：
LAST_ACK16
SYN_RECV348
ESTABLISHED70
FIN_WAIT1229
FIN_WAIT230
CLOSING33
TIME_WAIT18098

只用关心 TIME_WAIT 个数，看到有18000多个 TIME_WAIT，这就占了18000多个端口。端口数量只有65535个，占一个少一个，严重影响到新连接。这时，有必要调整下Linux的TCP内核参数，让系统更快的释放TIME_WAIT连接。

编辑配置文件:/etc/sysctl.conf，在这个文件中，加入下面几行内容：

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.tcp_syncookies= 1	#开启SYNCookies。当SYN等待队列溢出时，启用cookies处理，可防范少量SYN攻击，默认0，表关闭；
net.ipv4.tcp_tw_reuse= 1	#开启重用。允许将TIME-WAITsockets重用于新的TCP连接，默认0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_tw_recycle= 1	#开启TCP连接中TIME-WAITsockets的快速回收，默认0，表关闭；
net.ipv4.tcp_fin_timeout= 30	#修改系統默认的 TIMEOUT 时间。

#输入下面的命令，让内核参数生效：
sysctl -p

经过这样调整后，除进一步提升服务器的负载能力外，还能防御小流量程度的DoS、CC和SYN攻击。

此外，如果连接数本身就很多，可再优化TCP 的可用端口范围，进一步提升服务器的并发能力。依然是往上面的参数文件中，加入下面配置：

net.ipv4.tcp_keepalive_time= 1200	#当keepalive起用时，TCP发送keepalive消息的频度。缺省是2小时，改为20分钟。
net.ipv4.ip_local_port_range= 1024 65535	#用于向外连接的端口范围。缺省情况下很小，改为1024到65535。
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog= 8192	#SYN队列长度，默认为1024，加大队列长度为8192，可容纳更多等待连接的网络连接数。
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets= 5000	#表示系统同时保持TIME_WAIT最大数量，如果超过，TIME_WAIT将立刻被清除并打印警告信息。默认180000，改为5000。此项参数可控制TIME_WAIT 最大数量。

这几个参数，建议在流量非常大的服务器上开启，会有显著效果。一般的流量小的服务器上，没必要去设这几个参数。

4. 内核其他TCP参数说明

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog= 65536		#记录尚未收到客户端确认信息的连接请求的最大值。对于有128M内存的系统而言，缺省值是1024，小内存系统则是128。
net.core.netdev_max_backlog= 32768		#每个网络接口接收数据包的速率比内核处理的速率快时，允许送到队列的数据包的最大数目。
net.core.somaxconn= 32768		#如web应用中listen函数的backlog默认会给我们内核参数的net.core.somaxconn限制到128，而 nginx 定义的 NGX_LISTEN_BACKLOG 默认511，所以有必要调整这个值。
net.core.wmem_default= 8388608
net.core.rmem_default= 8388608
net.core.rmem_max= 16777216 #最大socket读buffer,可参考优化值:873200
net.core.wmem_max= 16777216 #最大socket写buffer,可参考优化值:873200
net.ipv4.tcp_timestsmps= 0	#时间戳可避免序列号的卷绕。一个1Gbps的链路肯定会遇到以前用的序列号。时间戳能让内核接受这种“异常”的数据包。这里需将其关掉。
net.ipv4.tcp_synack_retries= 2	#为打开对端的连接，内核需发送个SYN并附带个回应前一个SYN的ACK。即三次握手中的第二次握手。该设置决定内核放弃连接前发SYN+ACK包的数量。
net.ipv4.tcp_syn_retries= 2	#在内核放弃建立连接前发送SYN包的数量。
#net.ipv4.tcp_tw_len= 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse= 1		#开启重用。允许将TIME-WAITsockets重用于新TCP连接。
net.ipv4.tcp_wmem= 8192 436600 873200	#TCP写buffer,可参考优化值:8192 436600 873200

net.ipv4.tcp_rmem = 32768 436600 873200	#TCP读buffer,可参考优化值:32768 436600 873200

net.ipv4.tcp_mem= 94500000 91500000 92700000

#同样有3个值,意思是:
#net.ipv4.tcp_mem[0]:低于此值，TCP无内存压力。
#net.ipv4.tcp_mem[1]:在此值下，进入内存压力阶段。
#net.ipv4.tcp_mem[2]:高于此值，TCP拒绝分配socket。
#上述内存单位是页，而不是字节。可参考优化值是:7864321048576 1572864

net.ipv4.tcp_max_orphans= 3276800
#系统中最多有多少个TCP套接字不被关联到任何一个用户文件句柄上,如超过，连接将即刻被复位并打印警告信息,这个限制仅是为防止简单的DoS攻击，不能过分依靠它或人为减小这个值，更应该增加这个值(如果增加内存后)。

net.ipv4.tcp_fin_timeout= 30
#如果套接字由本端要求关闭，这个参数决定它保持在FIN-WAIT-2状态的时间。对端可出错并永不关闭连接，甚至意外当机。缺省值是60秒。2.2 内核的通常值是180秒，你可以按这个设置，但即使是个轻载的WEB服务器，也有因为大量的死套接字而内存溢出的风险，FIN-WAIT-2 的危险性比FIN-WAIT-1 小，因为它最多只能吃掉1.5K内存，但它们的生存期长些。

同时还涉及到 TCP 拥塞算法问题，可用下面命令查看本机的拥塞算法控制模块：

sysctl net.ipv4.tcp_available_congestion_control
#对于几种算法的分析，详情参考下：TCP拥塞控制算法的优缺点、适用环境、性能分析，如高延时可以试用hybla，中等延时可以试用htcp算法等。

net.ipv4.tcp_congestion_control=hybla	#如果想设置TCP 拥塞算法为hybla
net.ipv4.tcp_fastopen= 3	#额外的，对于内核版高于3.7.1，可开启tcp_fastopen

5. IO事件分配机制

在Linux启用高并发TCP连接，必须确认应用程序是否用了合适的网络 I/O 技术和 I/O 事件分派机制。可用的 I/O 技术有同步 I/O ，非阻塞式同步I/O ，以及异步I/O。在高TCP并发情形下，如果用同步I/O，会严重阻塞程序运转，除非为每个TCP连接的I/O创建个线程。但过多的线程又会因系统对线程的调度造成巨大开销。

因此，在高TCP并发的情形下用同步I/O不可取，这时可考虑用非阻塞式同步I/O或异步I/O。非阻塞式同步I/O的技术包括使用select()，poll()，epoll等机制。异步I/O技术就是用AIO。

从I/O事件分派机制来看，用select()不合适，因为它所支持的并发连接数有限(通常在1024个以内)。如果考虑性能，poll()也不合适，尽管它可支持的较高的TCP并发数，但由于其采用“轮询”机制，当并发数较高时，其运行效率相当低，并可能存在I/O事件分派不均，导致部分TCP连接上的I/O出现“饥饿”现象。

而如果用epoll或AIO，则无上述问题(早期Linux内核的AIO技术实现是通过在内核中为每个I/O请求创建个线程来实现的，这种实现机制在高并发TCP连接的情形下使用其实也有严重的性能问题。但在最新的Linux内核中，AIO的实现已得到改进)。

综上所述，在开发支持高并发TCP连接的Linux应用程序时，应尽量用epoll或AIO技术来实现并发的TCP连接上的I/O控制，这将为提升程序对高并发TCP连接的支持提供有效的I/O保证。

经过这样优化配置后，服务器的TCP并发处理能力会显著提高。以上配置仅供参考，用于生产环境请根据自己的实际情况调整观察再调整。