Linux 实例常用内核网络参数介绍与常见问题处理

Linux 实例常用内核网络参数介绍与常见问题处理

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更新时间:2018-11-16 20:26:51

   

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,不建议随意调整内核参数。
  • 了解参数的具体作用,且注意同类型或版本环境的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

查看和修改 Linux 实例内核参数

方法一、通过 /proc/sys/ 目录

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

  • /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开启的所有内核参数、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。
  • 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. net.ipv4.tcp_adv_win_scale = 2
  3. net.ipv4.tcp_tw_reuse = 0
  4. net.ipv4.tcp_frto = 2
  5. net.ipv4.tcp_frto_response = 0
  6. net.ipv4.tcp_low_latency = 0
  7. net.ipv4.tcp_no_metrics_save = 0
  8. net.ipv4.tcp_moderate_rcvbuf = 1
  9. net.ipv4.tcp_tso_win_divisor = 3
  10. net.ipv4.tcp_congestion_control = cubic
  11. net.ipv4.tcp_abc = 0
  12. net.ipv4.tcp_mtu_probing = 0
  13. net.ipv4.tcp_base_mss = 512
  14. net.ipv4.tcp_workaround_signed_windows = 0
  15. net.ipv4.tcp_challenge_ack_limit = 1000
  16. net.ipv4.tcp_limit_output_bytes = 262144
  17. net.ipv4.tcp_dma_copybreak = 4096
  18. net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle = 1
  19. net.ipv4.cipso_cache_enable = 1
  20. net.ipv4.cipso_cache_bucket_size = 10
  21. net.ipv4.cipso_rbm_optfmt = 0
  22. net.ipv4.cipso_rbm_strictvalid = 1

修改内核参数

  1. 执行命令 /sbin/sysctl -w kernel.parameter="example" 修改参数,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。

注意:调整内核参数后内核处于不稳定状态,请务必重启实例。

Linux 网络相关内核参数引发的常见问题及处理

Linux 实例 NAT 哈希表满导致 ECS 实例丢包

此处涉及的内核参数:

  • net.netfilter.nf_conntrack_buckets
  • net.nf_conntrack_max

问题现象

ECS Linux 实例出现间歇性丢包,无法连接实例,通过 tracert、mtr 等工具排查,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(table full, dropping packet.)错误信息。

  1. Feb 6 16:05:07 i-*** kernel: nf_conntrack: table full, dropping packet.
  2. Feb 6 16:05:07 i-*** kernel: nf_conntrack: table full, dropping packet.
  3. Feb 6 16:05:07 i-*** kernel: nf_conntrack: table full, dropping packet.
  4. Feb 6 16:05:07 i-*** kernel: nf_conntrack: table full, dropping packet.

原因分析

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 协议 established connection 记录,当这个哈希表满了的时候,便会导致 nf_conntrack: table full, dropping packet 错误。Linux 系统会开辟一个空间用来维护每一个 TCP 链接,这个空间的大小与 nf_conntrack_bucketsnf_conntrack_max 相关,后者的默认值是前者的 4 倍,而前者在系统启动后无法修改,所以一般都是建议调大 nf_conntrack_max

注意:系统维护连接比较消耗内存,请在系统空闲和内存充足的情况下调大 nf_conntrack_max,且根据系统的情况而定。

解决思路

  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. 修改超时参数:net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established = 1200,默认情况下 timeout 是 432000(秒)。
  5. 执行命令 # sysctl -p 使配置生效。

Time wait bucket table overflow 报错

此处涉及的内核参数:

  • net.ipv4.tcp_max_tw_buckets

问题现象

Linux 实例 /var/log/message 日志全是类似 kernel: TCP: time wait bucket table overflow 的报错信息,提示 time wait bucket table 溢出,如下:

  1. Feb 18 12:28:38 i-*** kernel: TCP: time wait bucket table overflow
  2. Feb 18 12:28:44 i-*** kernel: printk: 227 messages suppressed.
  3. Feb 18 12:28:44 i-*** kernel: TCP: time wait bucket table overflow
  4. Feb 18 12:28:52 i-*** kernel: printk: 121 messages suppressed.
  5. Feb 18 12:28:52 i-*** kernel: TCP: time wait bucket table overflow
  6. Feb 18 12:28:53 i-*** kernel: printk: 351 messages suppressed.
  7. Feb 18 12:28:53 i-*** kernel: TCP: time wait bucket table overflow
  8. Feb 18 12:28:59 i-*** kernel: printk: 319 messages suppressed.

执行命令 netstat -ant|grep TIME_WAIT|wc -l 统计处于 TIME_WAIT 状态的 TCP 连接数,发现处于 TIME_WAIT 状态的 TCP 连接非常多。

原因分析

参数 net.ipv4.tcp_max_tw_buckets 可以调整内核中管理 TIME_WAIT 状态的数量,当实例中处于 TIME_WAIT 及需要转换为 TIME_WAIT 状态连接数之和超过了 net.ipv4.tcp_max_tw_buckets 参数值时,message 日志中将报错 time wait bucket table,同时内核关闭超出参数值的部分 TCP 连接。您需要根据实际情况适当调高 net.ipv4.tcp_max_tw_buckets,同时从业务层面去改进 TCP 连接。

解决思路

  1. 执行命令 netstat -anp |grep tcp |wc -l 统计 TCP 连接数。
  2. 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。
  3. 调高参数 net.ipv4.tcp_max_tw_buckets,扩大限制。
  4. 执行命令 # sysctl -p 使配置生效。

Linux 实例中 FIN_WAIT2 状态的 TCP 链接过多

此处涉及的内核参数:

  • net.ipv4.tcp_fin_timeout

问题现象

FIN_WAIT2 状态的 TCP 链接过多。

原因分析

  • HTTP 服务中,Server 由于某种原因会主动关闭连接,例如 KEEPALIVE 超时的情况下。作为主动关闭连接的 Server 就会进入 FIN_WAIT2 状态。
  • TCP/IP 协议栈中,存在半连接的概念,FIN_WAIT2 状态不算做超时,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。
  • 建议调小 net.ipv4.tcp_fin_timeout 参数,减少这个数值以便加快系统关闭处于 FIN_WAIT2 状态的 TCP 连接。

解决思路

  1. 执行命令 vi /etc/sysctl.conf,修改或加入以下内容:
    1. net.ipv4.tcp_syncookies = 1
    2. net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
    3. net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192
    4. net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000
  2. 执行命令 # sysctl -p 使配置生效。

    注意:由于 FIN_WAIT2 状态的 TCP 连接会进入 TIME_WAIT 状态,请同时参阅 time wait bucket table overflow 报错

Linux 实例中出现大量 CLOSE_WAIT 状态的 TCP 连接

问题现象

执行命令 netstat -atn|grep CLOSE_WAIT|wc -l 发现当前系统中处于 CLOSE_WAIT 状态的 TCP 连接非常多。

原因分析

关闭 TCP 连接时,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,但本地没有关闭连接,那么该连接就会处于 CLOSE_WAIT 状态。虽然该连接已经处于半开状态,但是已经无法和对端通信,需要及时的释放掉该链接。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关闭检查。

解决思路

编程语言中对应的读、写函数一般包含了检测 CLOSE_WAIT TCP 连接功能,例如:

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。
    • 若等于 0 则可以关闭该连接。
    • 若小于 0 则查看 errno,若不是 AGAIN 则同样可以关闭连接。

客户端配置 NAT 后仍无法访问 ECS 或 RDS 远端服务器

此处涉及的内核参数:

  • net.ipv4.tcp_tw_recycle
  • net.ipv4.tcp_timestamps

问题现象

客户端配置 NAT 后无法访问远端 ECS、RDS,包括配置了 SNAT 的 VPC ECS 。同时无法访问连接其他 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。

原因分析

若远端服务器的内核参数 net.ipv4.tcp_tw_recycle 和 net.ipv4.tcp_timestamps 的值都为 1,则远端服务器会检查每一个报文中的时间戳(Timestamp),若 Timestamp 不是递增的关系,不会响应这个报文。配置 NAT 后,远端服务器看到来自不同的客户端的源 IP 相同,但 NAT 前每一台客户端的时间可能会有偏差,报文中的 Timestamp 就不是递增的情况。

解决思路

  • 远端服务器为 ECS 时,修改参数 net.ipv4.tcp_tw_recycle 为 0。
  • 远端服务器为 RDS 等 PaaS 服务时。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。

文档涉及的 Linux 内核参数说明

参数 说明
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog 该参数决定了系统中处于 SYN_RECV 状态的 TCP 连接数量。SYN_RECV 状态指的是当系统收到 SYN 后,作了 SYN+ACK 响应后等待对方回复三次握手阶段中的最后一个 ACK 的阶段。
net.ipv4.tcp_syncookies 该参数表示是否打开 TCP 同步标签(SYN_COOKIES),内核必须开启并编译 CONFIG_SYN_COOKIES,SYN_COOKIES 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。
当该参数被设置为 1 且 SYN_RECV 队列满了之后,内核会对 SYN 包的回复做一定的修改,即,在响应的 SYN+ACK 包中,初始的序列号是由源 IP + Port、目的 IP + Port 及时间这五个参数共同计算出一个值组成精心组装的 TCP 包。由于 ACK 包中确认的序列号并不是之前计算出的值,恶意攻击者无法响应或误判,而请求者会根据收到的 SYN+ACK 包做正确的响应。启用 net.ipv4.tcp_syncookies 后,会忽略 net.ipv4.tcp_max_syn_backlog
net.ipv4.tcp_synack_retries 该参数指明了处于 SYN_RECV 状态时重传 SYN+ACK 包的次数。
net.ipv4.tcp_abort_on_overflow 设置该参数为 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.core.somaxconn 该参数定义了系统中每一个端口最大的监听队列的长度,是个全局参数。该参数和 net.ipv4.tcp_max_syn_backlog 有关联,后者指的是还在三次握手的半连接的上限,该参数指的是处于 ESTABLISHED 的数量上限。若您的 ECS 实例业务负载很高,则有必要调高该参数。listen(2) 函数中的参数 backlog 同样是指明监听的端口处于 ESTABLISHED 的数量上限,当 backlog 大于 net.core.somaxconn时,以 net.core.somaxconn 参数为准。
net.core.netdev_max_backlog 当内核处理速度比网卡接收速度慢时,这部分多出来的包就会被保存在网卡的接收队列上,而该参数说明了这个队列的数量上限。

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

来自 https://help.aliyun.com/knowledge_detail/41334.html

 

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