linux内核优化及系统参数详解

作者：shevechco 日期：2018-06-19 分类：Linux笔记 浏览：1014次 评论：0条

Sysctl命令及linux内核参数调整
一、Sysctl命令用来配置与显示在/proc/sys目录中的内核参数．如果想使参数长期保存，可以通过编辑/etc/sysctl.conf文件来实现。
 命令格式：

 sysctl [-n] [-e] -w variable=value
 sysctl [-n] [-e] -p (default /etc/sysctl.conf)
 sysctl [-n] [-e] –a

常用参数的意义：
 -w  临时改变某个指定参数的值，如

# sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1

-a  显示所有的系统参数
-p从指定的文件加载系统参数,默认从/etc/sysctl.conf 文件中加载，如：

# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
# sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1

以上两种方法都可能立即开启路由功能，但如果系统重启，或执行了

# service network restart

命令，所设置的值即会丢失，如果想永久保留配置，可以修改/etc/sysctl.conf文件，将 

net.ipv4.ip_forward=0
#改为
net.ipv4.ip_forward=1

二、linux内核参数调整：linux 内核参数调整有两种方式
方法一：修改/proc下内核参数文件内容，不能使用编辑器来修改内核参数文件，理由是由于内核随时可能更改这些文件中的任意一个，另外，这些内核参数文件都是虚拟文件，实际中不存在，因此不能使用编辑器进行编辑，而是使用echo命令，然后从命令行将输出重定向至 /proc 下所选定的文件中。如：将 timeout_timewait 参数设置为30秒：

# echo 30 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout

参数修改后立即生效，但是重启系统后，该参数又恢复成默认值。因此，想永久更改内核参数，需要修改/etc/sysctl.conf文件
 方法二．修改/etc/sysctl.conf文件。检查sysctl.conf文件，如果已经包含需要修改的参数，则修改该参数的值，如果没有需要修改的参数，在sysctl.conf文件中添加参数。如：

net.ipv4.tcp_fin_timeout=30

保存退出后，可以重启机器使参数生效，如果想使参数马上生效，也可以执行如下命令：

# sysctl  -p

三、sysctl.conf 文件中参数设置及说明

proc/sys/net/core/wmem_max

最大socket写buffer,可参考的优化值:873200

/proc/sys/net/core/rmem_max

 最大socket读buffer,可参考的优化值:873200

/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem

 TCP写buffer,可参考的优化值: 8192 436600 873200

/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem

TCP读buffer,可参考的优化值: 32768 436600 873200

/proc/sys/net/ipv4/tcp_mem

 同样有3个值,意思是: 

net.ipv4.tcp_mem[0]:低于此值,TCP没有内存压力. 
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.可参考的优化值是:786432 1048576 1572864

/proc/sys/net/core/netdev_max_backlog

 进入包的最大设备队列.默认是300,对重负载服务器而言,该值太低,可调整到1000

/proc/sys/net/core/somaxconn

 listen()的默认参数,挂起请求的最大数量.默认是128.对繁忙的服务器,增加该值有助于网络性能.可调整到256.

/proc/sys/net/core/optmem_max

socket buffer的最大初始化值,默认10K

/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog

 进入SYN包的最大请求队列.默认1024.对重负载服务器,可调整到2048

/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2

 TCP失败重传次数,默认值15,意味着重传15次才彻底放弃.可减少到5,尽早释放内核资源.

/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time 
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl 
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes

这3个参数与TCP KeepAlive有关.默认值是: 

tcp_keepalive_time = 7200 seconds (2 hours) 
tcp_keepalive_probes = 9 
tcp_keepalive_intvl = 75 seconds

意思是如果某个TCP连接在idle 2个小时后,内核才发起probe.如果probe 9次(每次75秒)不成功,内核才彻底放弃,认为该连接已失效.对服务器而言,显然上述值太大. 可调整到: 

/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time 1800 
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl 30 
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes 3
/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range

指定端口范围的一个配置,默认是32768 61000,已够大.

net.ipv4.tcp_syncookies = 1

 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1

表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1

 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭。

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30

表示如果套接字由本端要求关闭，这个参数决定了它保持在FIN-WAIT-2状态的时间。

net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200

表示当keepalive起用的时候，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 65000

 表示用于向外连接的端口范围。缺省情况下很小：32768到61000，改为1024到65000。

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192

 表示SYN队列的长度，默认为1024，加大队列长度为8192，可以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套接字的最大数量，如果超过这个数字，TIME_WAIT套接字将立刻被清除并打印警告信息。默认为 180000，改为 5000。对于Apache、Nginx等服务器，上几行的参数可以很好地减少TIME_WAIT套接字数量，但是对于Squid，效果却不大。此项参数可以控制TIME_WAIT套接字的最大数量，避免Squid服务器被大量的TIME_WAIT套接字拖死。
Linux上的NAT与iptables
谈起Linux上的NAT，大多数人会跟你提到iptables。原因是因为iptables是目前在linux上实现NAT的一个非常好的接口。它通过和内核级直接操作网络包，效率和稳定性都非常高。这里简单列举一些NAT相关的iptables实例命令，可能对于大多数实现有多帮助。
 这里说明一下，为了节省篇幅，这里把准备工作的命令略去了，仅仅列出核心步骤命令，所以如果你单单执行这些没有实现功能的话，很可能由于准备工作没有做好。如果你对整个命令细节感兴趣的话，可以直接访问我的《如何让你的Linux网关更强大》系列文章，其中对于各个脚本有详细的说明和描述。
案例1：实现网关的MASQUERADE
具体功能：内网网卡是eth1，外网eth0，使得内网指定本服务做网关可以访问外网

EXTERNAL="eth0"
INTERNAL="eth1"

这一步开启ip转发支持，这是NAT实现的前提

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
iptables -t nat -A POSTROUTING -o $EXTERNAL -j MASQUERADE

案例2：实现网关的简单端口映射
具体功能：实现外网通过访问网关的外部ip:80，可以直接达到访问私有网络内的一台主机192.168.1.10:80效果

LOCAL_EX_IP=11.22.33.44 #设定网关的外网卡ip，对于多ip情况，参考《如何让你的Linux网关更强大》系列文章
LOCAL_IN_IP=192.168.1.1  #设定网关的内网卡ip
INTERNAL="eth1" #设定内网卡

这一步开启ip转发支持，这是NAT实现的前提

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

加载需要的ip模块，下面两个是ftp相关的模块，如果有其他特殊需求，也需要加进来

modprobe ip_conntrack_ftp
modprobe ip_nat_ftp

这一步实现目标地址指向网关外部ip:80的访问都吧目标地址改成192.168.1.10:80

iptables -t nat -A PREROUTING -d $LOCAL_EX_IP -p tcp --dport 80 -j DNAT --to 192.168.1.10

这一步实现把目标地址指向192.168.1.10:80的数据包的源地址改成网关自己的本地ip，这里是192.168.1.1

iptables -t nat -A POSTROUTING -d 192.168.1.10 -p tcp --dport 80 -j SNAT --to $LOCAL_IN_IP

在FORWARD链上添加到192.168.1.10:80的允许，否则不能实现转发

iptables -A FORWARD -o $INTERNAL -d 192.168.1.10 -p tcp --dport 80 -j ACCEPT

通过上面重要的三句话之后，实现的效果是，通过网关的外网ip:80访问，全部转发到内网的192.168.1.10:80端口，实现典型的端口映射
特别注意，所有被转发过的数据都是源地址是网关内网ip的数据包，所以192.168.1.10上看到的所有访问都好像是网关发过来的一样，而看不到外部ip
一个重要的思想：数据包根据“从哪里来，回哪里去”的策略来走，所以不必担心回头数据的问题
现在还有一个问题，网关自己访问自己的外网ip:80，是不会被NAT到192.168.1.10的，这不是一个严重的问题，但让人很不爽，解决的方法如下：

iptables -t nat -A OUTPUT -d $LOCAL_EX_IP -p tcp --dport 80 -j DNAT --to 192.168.1.10

获取系统中的NAT信息和诊断错误
了解/proc目录的意义
在Linux系统中，/proc是一个特殊的目录，proc文件系统是一个伪文件系统，它只存在内存当中，而不占用外存空间。它包含当前系统的一些参数（variables）和状态（status）情况。它以文件系统的方式为访问系统内核数据的操作提供接口
通过/proc可以了解到系统当前的一些重要信息，包括磁盘使用情况，内存使用状况，硬件信息，网络使用情况等等，很多系统监控工具（如HotSaNIC）都通过/proc目录获取系统数据。
另一方面通过直接操作/proc中的参数可以实现系统内核参数的调节，比如是否允许ip转发，syn-cookie是否打开，tcp超时时间等。
获得参数的方式：

第一种：cat /proc/xxx/xxx，如 cat /proc/sys/net/ipv4/conf/all/rp_filter
第二种：sysctl xxx.xxx.xxx，如 sysctl net.ipv4.conf.all.rp_filter

改变参数的方式：

第一种：echo value > /proc/xxx/xxx，如 echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/rp_filter
第二种：sysctl [-w] variable=value，如 sysctl [-w] net.ipv4.conf.all.rp_filter=1

以上设定系统参数的方式只对当前系统有效，重起系统就没了，想要保存下来，需要写入/etc/sysctl.conf文件中
通过执行 man 5 proc可以获得一些关于proc目录的介绍
查看系统中的NAT情况
和NAT相关的系统变量

/proc/slabinfo：内核缓存使用情况统计信息（Kernel slab allocator statistics）
/proc/sys/net/ipv4/ip_conntrack_max：系统支持的最大ipv4连接数，默认65536（事实上这也是理论最大值）
/proc/sys/net/ipv4/netfilter/ip_conntrack_tcp_timeout_established 已建立的tcp连接的超时时间，默认432000，也就是5天

和NAT相关的状态值

/proc/net/ip_conntrack：当前的前被跟踪的连接状况，nat翻译表就在这里体现（对于一个网关为主要功能的Linux主机，里面大部分信息是NAT翻译表）
/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range：本地开放端口范围，这个范围同样会间接限制NAT表规模

1. 查看当前系统支持的最大连接数

cat /proc/sys/net/ipv4/ip_conntrack_max

值：默认65536，同时这个值和你的内存大小有关，如果内存128M，这个值最大8192，1G以上内存这个值都是默认65536
影响：这个值决定了你作为NAT网关的工作能力上限，所有局域网内通过这台网关对外的连接都将占用一个连接，如果这个值太低，将会影响吞吐量
2. 查看tcp连接超时时间

cat /proc/sys/net/ipv4/netfilter/ip_conntrack_tcp_timeout_established

值：默认432000（秒），也就是5天
影响：这个值过大将导致一些可能已经不用的连接常驻于内存中，占用大量链接资源，从而可能导致NAT ip_conntrack: table full的问题
建议：对于NAT负载相对本机的 NAT表大小很紧张的时候，可能需要考虑缩小这个值，以尽早清除连接，保证有可用的连接资源；如果不紧张，不必修改
3. 查看NAT表使用情况（判断NAT表资源是否紧张）
执行下面的命令可以查看你的网关中NAT表情况

cat /proc/net/ip_conntrack

4. 查看本地开放端口的范围

cat /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range

返回两个值，最小值和最大值
下面的命令帮你明确一下NAT表的规模

wc -l /proc/net/ip_conntrack
#或者
grep ip_conntrack /proc/slabinfo | grep -v expect | awk '{print $1 ',' $2;}'
下面的命令帮你明确可用的NAT表项，如果这个值比较大，那就说明NAT表资源不紧张
grep ip_conntrack /proc/slabinfo | grep -v expect | awk '{print $1 ',' $3;}'

下面的命令帮你统计NAT表中占用端口最多的几个ip

cat /proc/net/ip_conntrack | perl -pe s/^.*.?src/src/g | cut -d ' ' -f1 | cut -d '=' -f2 | sort | uniq -c | sort -nr | head -n 10


linux内核

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