linux內核參數調整

Sysctl命令及linux內核參數調整
一、Sysctl命令用來配置與顯示在/proc/sys目錄中的內核參數．如果想使參數長期保存，可以通過編輯/etc/sysctl.conf文件來實現。
命令格式：
sysctl [-n] [-e] -w variable=value
sysctl [-n] [-e] -p (default /etc/sysctl.conf)
sysctl [-n] [-e] –a
常用參數的意義：
-w 臨時改變某個指定參數的值，如
# sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
-a 顯示所有的系統參數
-p從指定的文件加載系統參數,默認從/etc/sysctl.conf 文件中加載，如：
# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
# sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
以上兩種方法都可能立即開啓路由功能，但如果系統重啓，或執行了
# service network restart
命令，所設置的值即會丟失，如果想永久保留配置，可以修改/etc/sysctl.conf文件，將 net.ipv4.ip_forward=0改爲net.ipv4.ip_forward=1
二、linux內核參數調整：linux 內核參數調整有兩種方式
方法一：修改/proc下內核參數文件內容，不能使用編輯器來修改內核參數文件，理由是由於內核隨時可能更改這些文件中的任意一個，另外，這些內核參數文件都是虛擬文件，實際中不存在，因此不能使用編輯器進行編輯，而是使用echo命令，然後從命令行將輸出重定向至 /proc 下所選定的文件中。如：將 timeout_timewait 參數設置爲30秒：
# echo 30 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout
參數修改後立即生效，但是重啓系統後，該參數又恢復成默認值。因此，想永久更改內核參數，需要修改/etc/sysctl.conf文件
方法二．修改/etc/sysctl.conf文件。檢查sysctl.conf文件，如果已經包含需要修改的參數，則修改該參數的值，如果沒有需要修改的參數，在sysctl.conf文件中添加參數。如：
net.ipv4.tcp_fin_timeout=30
保存退出後，可以重啓機器使參數生效，如果想使參數馬上生效，也可以執行如下命令：
# sysctl -p
三、sysctl.conf 文件中參數設置及說明
proc/sys/net/core/wmem_max
最大socket寫buffer,可參考的優化值:873200
/proc/sys/net/core/rmem_max
最大socket讀buffer,可參考的優化值:873200
/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem
TCP寫buffer,可參考的優化值: 8192 436600 873200
/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem
TCP讀buffer,可參考的優化值: 32768 436600 873200
/proc/sys/net/ipv4/tcp_mem
同樣有3個值,意思是:
net.ipv4.tcp_mem[0]:低於此值,TCP沒有內存壓力.
net.ipv4.tcp_mem[1]:在此值下,進入內存壓力階段.
net.ipv4.tcp_mem[2]:高於此值,TCP拒絕分配socket.
上述內存單位是頁,而不是字節.可參考的優化值是:786432 1048576 1572864
/proc/sys/net/core/netdev_max_backlog
進入包的最大設備隊列.默認是300,對重負載服務器而言,該值太低,可調整到1000
/proc/sys/net/core/somaxconn
listen()的默認參數,掛起請求的最大數量.默認是128.對繁忙的服務器,增加該值有助於網絡性能.可調整到256.

/proc/sys/net/core/optmem_max
socket buffer的最大初始化值,默認10K
/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog
進入SYN包的最大請求隊列.默認1024.對重負載服務器,可調整到2048
/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2
TCP失敗重傳次數,默認值15,意味着重傳15次才徹底放棄.可減少到5,儘早釋放內核資源.
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl
/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes
這3個參數與TCP KeepAlive有關.默認值是:
tcp_keepalive_time = 7200 seconds (2 hours)
tcp_keepalive_probes = 9
tcp_keepalive_intvl = 75 seconds
意思是如果某個TCP連接在idle 2個小時後,內核才發起probe.如果probe 9次(每次75秒)不成功,內核才徹底放棄,認爲該連接已失效.對服務器而言,顯然上述值太大. 可調整到:
/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
指定端口範圍的一個配置,默認是32768 61000,已夠大.
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
表示開啓SYN Cookies。當出現SYN等待隊列溢出時，啓用cookies來處理，可防範少量SYN攻擊，默認爲0，表示關閉；
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
表示開啓重用。允許將TIME-WAIT sockets重新用於新的TCP連接，默認爲0，表示關閉；
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
表示開啓TCP連接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默認爲0，表示關閉。
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
表示如果套接字由本端要求關閉，這個參數決定了它保持在FIN-WAIT-2狀態的時間。
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200
表示當keepalive起用的時候，TCP發送keepalive消息的頻度。缺省是2小時，改爲20分鐘。
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000
表示用於向外連接的端口範圍。缺省情況下很小：32768到61000，改爲1024到65000。
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192
表示SYN隊列的長度，默認爲1024，加大隊列長度爲8192，可以容納更多等待連接的網絡連接數。

net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000
表示系統同時保持TIME_WAIT套接字的最大數量，如果超過這個數字，TIME_WAIT套接字將立刻被清除並打印警告信息。默認爲 180000，改爲 5000。對於Apache、Nginx等服務器，上幾行的參數可以很好地減少TIME_WAIT套接字數量，但是對於Squid，效果卻不大。此項參數可以控制TIME_WAIT套接字的最大數量，避免Squid服務器被大量的TIME_WAIT套接字拖死。
Linux上的NAT與iptables
談起Linux上的NAT，大多數人會跟你提到iptables。原因是因爲iptables是目前在linux上實現NAT的一個非常好的接口。它通過和內核級直接操作網絡包，效率和穩定性都非常高。這裏簡單列舉一些NAT相關的iptables實例命令，可能對於大多數實現有多幫助。
這裏說明一下，爲了節省篇幅，這裏把準備工作的命令略去了，僅僅列出核心步驟命令，所以如果你單單執行這些沒有實現功能的話，很可能由於準備工作沒有做好。如果你對整個命令細節感興趣的話，可以直接訪問我的《如何讓你的Linux網關更強大》系列文章，其中對於各個腳本有詳細的說明和描述。
# 案例1：實現網關的MASQUERADE
# 具體功能：內網網卡是eth1，外網eth0，使得內網指定本服務做網關可以訪問外網
EXTERNAL="eth0"
INTERNAL="eth1"
# 這一步開啓ip轉發支持，這是NAT實現的前提
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
iptables -t nat -A POSTROUTING -o $EXTERNAL -j MASQUERADE
# 案例2：實現網關的簡單端口映射
# 具體功能：實現外網通過訪問網關的外部ip:80，可以直接達到訪問私有網絡內的一臺主機192.168.1.10:80效果
LOCAL_EX_IP=11.22.33.44 #設定網關的外網卡ip，對於多ip情況，參考《如何讓你的Linux網關更強大》系列文章
LOCAL_IN_IP=192.168.1.1 #設定網關的內網卡ip
INTERNAL="eth1" #設定內網卡
# 這一步開啓ip轉發支持，這是NAT實現的前提
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
# 加載需要的ip模塊，下面兩個是ftp相關的模塊，如果有其他特殊需求，也需要加進來
modprobe ip_conntrack_ftp
modprobe ip_nat_ftp
# 這一步實現目標地址指向網關外部ip:80的訪問都吧目標地址改成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
# 這一步實現把目標地址指向192.168.1.10:80的數據包的源地址改成網關自己的本地ip，這裏是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鏈上添加到192.168.1.10:80的允許，否則不能實現轉發
iptables -A FORWARD -o $INTERNAL -d 192.168.1.10 -p tcp --dport 80 -j ACCEPT
# 通過上面重要的三句話之後，實現的效果是，通過網關的外網ip:80訪問，全部轉發到內網的192.168.1.10:80端口，實現典型的端口映射
# 特別注意，所有被轉發過的數據都是源地址是網關內網ip的數據包，所以192.168.1.10上看到的所有訪問都好像是網關發過來的一樣，而看不到外部ip
# 一個重要的思想：數據包根據“從哪裏來，回哪裏去”的策略來走，所以不必擔心回頭數據的問題
# 現在還有一個問題，網關自己訪問自己的外網ip:80，是不會被NAT到192.168.1.10的，這不是一個嚴重的問題，但讓人很不爽，解決的方法如下：
iptables -t nat -A OUTPUT -d $LOCAL_EX_IP -p tcp --dport 80 -j DNAT --to 192.168.1.10
獲取系統中的NAT信息和診斷錯誤
瞭解/proc目錄的意義
在Linux系統中，/proc是一個特殊的目錄，proc文件系統是一個僞文件系統，它只存在內存當中，而不佔用外存空間。它包含當前系統的一些參數（variables）和狀態（status）情況。它以文件系統的方式爲訪問系統內核數據的操作提供接口
通過/proc可以瞭解到系統當前的一些重要信息，包括磁盤使用情況，內存使用狀況，硬件信息，網絡使用情況等等，很多系統監控工具（如HotSaNIC）都通過/proc目錄獲取系統數據。
另一方面通過直接操作/proc中的參數可以實現系統內核參數的調節，比如是否允許ip轉發，syn-cookie是否打開，tcp超時時間等。
獲得參數的方式：
第一種：cat /proc/xxx/xxx，如 cat /proc/sys/net/ipv4/conf/all/rp_filter
第二種：sysctl xxx.xxx.xxx，如 sysctl net.ipv4.conf.all.rp_filter
改變參數的方式：
第一種：echo value > /proc/xxx/xxx，如 echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/all/rp_filter
第二種：sysctl [-w] variable=value，如 sysctl [-w] net.ipv4.conf.all.rp_filter=1
以上設定系統參數的方式只對當前系統有效，重起系統就沒了，想要保存下來，需要寫入/etc/sysctl.conf文件中
通過執行 man 5 proc可以獲得一些關於proc目錄的介紹
查看系統中的NAT情況
和NAT相關的系統變量
/proc/slabinfo：內核緩存使用情況統計信息（Kernel slab allocator statistics）
/proc/sys/net/ipv4/ip_conntrack_max：系統支持的最大ipv4連接數，默認65536（事實上這也是理論最大值）
/proc/sys/net/ipv4/netfilter/ip_conntrack_tcp_timeout_established 已建立的tcp連接的超時時間，默認432000，也就是5天
和NAT相關的狀態值
/proc/net/ip_conntrack：當前的前被跟蹤的連接狀況，nat翻譯表就在這裏體現（對於一個網關爲主要功能的Linux主機，裏面大部分信息是NAT翻譯表）
/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range：本地開放端口範圍，這個範圍同樣會間接限制NAT表規模
# 1. 查看當前系統支持的最大連接數
cat /proc/sys/net/ipv4/ip_conntrack_max
# 值：默認65536，同時這個值和你的內存大小有關，如果內存128M，這個值最大8192，1G以上內存這個值都是默認65536
# 影響：這個值決定了你作爲NAT網關的工作能力上限，所有局域網內通過這臺網關對外的連接都將佔用一個連接，如果這個值太低，將會影響吞吐量
# 2. 查看tcp連接超時時間
cat /proc/sys/net/ipv4/netfilter/ip_conntrack_tcp_timeout_established
# 值：默認432000（秒），也就是5天
# 影響：這個值過大將導致一些可能已經不用的連接常駐於內存中，佔用大量鏈接資源，從而可能導致NAT ip_conntrack: table full的問題
# 建議：對於NAT負載相對本機的 NAT表大小很緊張的時候，可能需要考慮縮小這個值，以儘早清除連接，保證有可用的連接資源；如果不緊張，不必修改
# 3. 查看NAT表使用情況（判斷NAT表資源是否緊張）
# 執行下面的命令可以查看你的網關中NAT表情況
cat /proc/net/ip_conntrack
# 4. 查看本地開放端口的範圍
cat /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range
# 返回兩個值，最小值和最大值
# 下面的命令幫你明確一下NAT表的規模
wc -l /proc/net/ip_conntrack
#或者
grep ip_conntrack /proc/slabinfo | grep -v expect | awk '{print $1 ',' $2;}'
# 下面的命令幫你明確可用的NAT表項，如果這個值比較大，那就說明NAT表資源不緊張
grep ip_conntrack /proc/slabinfo | grep -v expect | awk '{print $1 ',' $3;}'
# 下面的命令幫你統計NAT表中佔用端口最多的幾個ip，很有可能這些傢伙再做一些bt的事情，嗯bt的事情:-)
cat /proc/net/ip_conntrack | cut -d ' ' -f 10 | cut -d '=' -f 2 | sort | uniq -c | sort -nr | head -n 10
# 上面這個命令有點瑕疵cut -d' ' -f10會因爲命令輸出有些行缺項而造成統計偏差，下面給出一個正確的寫法：
cat /proc/net/ip_conntrack | perl -pe s/^

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