三个角度来提升TCP的策略:
- TCP 三次握手的性能提升;
- TCP 四次挥手的性能提升;
- TCP 数据传输的性能提升;
三次握手的过程在一个 HTTP 请求的平均时间占比 10% 以上,在网络状态不佳、高并发或者遭遇 SYN 攻击等场景中,如果不能有效正确的调节三次握手中的参数,就会对性能产生很多的影响。
如何正确有效的使用这些参数,来提高 TCP 三次握手的性能,这就需要理解「三次握手的状态变迁」,这样当出现问题时,先用 netstat
命令查看是哪个握手阶段出现了问题
客户端和服务端都可以针对三次握手优化性能。主动发起连接的客户端优化相对简单些,而服务端需要监听端口,属于被动连接方,其间保持许多的中间状态,优化方法相对复杂一些。
客户端和服务端都可以针对三次握手优化性能。主动发起连接的客户端优化相对简单些,而服务端需要监听端口,属于被动连接方,其间保持许多的中间状态,优化方法相对复杂一些。
所以,客户端(主动发起连接方)和服务端(被动连接方)优化的方式是不同的,接下来分别针对客户端和服务端优化。
客户端优化
三次握手建立连接的首要目的是「同步序列号」。
只有同步了序列号才有可靠传输,TCP 许多特性都依赖于序列号实现,比如流量控制、丢包重传等,这也是三次握手中的报文称为 SYN 的原因,SYN 的全称就叫 Synchronize Sequence Numbers(同步序列号)。
SYN_SENT 状态的优化
可以根据网络的稳定性和目标服务器的繁忙程度修改 SYN 的重传次数,调整客户端的三次握手时间上限。比如内网中通讯时,就可以适当调低重试次数,尽快把错误暴露给应用程序。
服务端优化
当服务端收到 SYN 包后,服务端会立马回复 SYN+ACK 包,表明确认收到了客户端的序列号,同时也把自己的序列号发给对方。
此时,服务端出现了新连接,状态是 SYN_RCV
。在这个状态下,Linux 内核就会建立一个「半连接队列」来维护「未完成」的握手信息,当半连接队列溢出后,服务端就无法再建立新的连接。
SYN 攻击,攻击的是就是这个半连接队列。
如何查看由于 SYN 半连接队列已满,而被丢弃连接的情况?
可以通过该 netstat -s
命令给出的统计结果中, 可以得到由于半连接队列已满,引发的失败次数:
查询命令:
[root@oyyds ~]# netstat -s | grep "SYNs to LISTEN"
20 SYNs to LISTEN sockets dropped
输出的数值是累计值,表示共有多少个 TCP 连接因为半连接队列溢出而被丢弃。隔几秒执行几次,如果有上升的趋势,说明当前存在半连接队列溢出的现象。
如何调整 SYN 半连接队列大小?
要想增大半连接队列,不能只单纯增大 tcp_max_syn_backlog 的值,还需一同增大 somaxconn 和 backlog,也就是增大 accept 队列。否则,只单纯增大 tcp_max_syn_backlog 是无效的。
增大 backlog 的方式,每个 Web 服务都不同,比如 Nginx 增大 backlog 的方法如下:
[root@localhost nginx]# vi conf/nginx.conf
server {
listen 80 default backlog=1024;
server_name 127.0.0.1;
改变了如上这些参数后,要重启 Nginx 服务,因为 SYN 半连接队列和 accept 队列都是在 listen()
初始化的。
如果 SYN 半连接队列已满,只能丢弃连接吗?
并不是这样,开启 syncookies 功能就可以在不使用 SYN 半连接队列的情况下成功建立连接。
syncookies 的工作原理:服务器根据当前状态计算出一个值,放在己方发出的 SYN+ACK 报文中发出,当客户端返回 ACK 报文时,取出该值验证,如果合法,就认为连接建立成功,如下图所示。
syncookies 参数主要有以下三个值:
- 0 值,表示关闭该功能;
- 1 值,表示仅当 SYN 半连接队列放不下时,再启用它;
- 2 值,表示无条件开启功能;
那么在应对 SYN 攻击时,只需要设置为 1 即可。
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