一台 服务器 最大能支持多少条 TCP 连接呢？

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一、一台服务器最大能打开的文件数

1、限制参数

• fs.file-max （系统级别参数）：该参数描述了整个系统可以打开的最大文件数量。但是root用户不会受该参数限制（比如：现在整个系统打开的文件描述符数量已达到fs.file-max ，此时root用户仍然可以使用ps、kill等命令或打开其他文件描述符）
• soft nofile（进程级别参数）：限制单个进程上可以打开的最大文件数。只能在Linux上配置一次，不能针对不同用户配置不同的值
• fs.nr_open（进程级别参数）：限制单个进程上可以打开的最大文件数。可以针对不同用户配置不同的值

1. 如果想加大soft nofile，那么hard nofile参数值也需要一起调整。如果因为hard nofile参数值设置的低，那么soft nofile参数的值设置的再高也没有用，实际生效的值会按照二者最低的来。
2. 如果增大了hard nofile，那么fs.nr_open也都需要跟着一起调整（fs.nr_open参数值一定要大于hard nofile参数值）。如果不小心把hard nofile的值设置的比fs.nr_open还大，那么后果比较严重。会导致该用户无法登录，如果设置的是*，那么所有用户都无法登录
3. 如果加大了fs.nr_open，但是是用的echo "xxx" > ../fs/nr_open命令来修改的fs.nr_open的值，那么刚改完可能不会有问题，但是只要机器一重启，那么之前通过echo命令设置的fs.nr_open值便会失效，用户还是无法登录。所以非常不建议使用echo的方式修改内核参数！！！

2、调整服务器能打开的最大文件数示例

• vim /etc/sysctl.conf

fs.file-max=1100000 // 系统级别设置成110万，多留点buffer
fs.nr_open=1100000 // 进程级别也设置成110万，因为要保证比 hard nofile大

• 使上面的配置生效sysctl -p
• vim /etc/security/limits.conf

// 用户进程级别都设置成100完
soft nofile 1000000
hard nofile 1000000

二、一台服务器最大能支持多少连接

• 由于TCP连接本质上可以理解为是client-server端的一对socket内核对象，那么从理论上将应该是【2^32 (ip数) * 2^16 (端口数)】条连接（约等于两百多万亿）
• 但是实际上由于受其他软硬件的影响，我们一台服务器不可能能建立这么多连接（主要是受CPU和内存限制）。

• 这种情况下，那么能建立的连接数量主要取决于【内存的大小】（因为如果是）ESTABLISH状态的空闲连接，不会消耗CPU（虽然有TCP保活包传输，但这个影响非常小，可以忽略不计）
• 我们知道一条ESTABLISH状态的连接大约消耗【3.3KB内存】，那么通过计算得知一台4GB内存的服务器，【可以建立100w+的TCP连接】（当然这里只是计算所有的连接都只建立连接但不发送和处理数据的情况，如果真实场景中有数据往来和处理（数据接收和发送都需要申请内存，数据处理便需要CPU），那便会消耗更高的内存以及占用更多的CPU，并发不可能达到100w+）

三、一台客户端机器最多能发起多少条连接

• 【情况一】、如果一台client仅有一个IP，server端也仅有一个IP并且仅启动一个程序，监听一个端口的情况下，client端和这台server端最大可建立的连接条数就是 65535 个。

• 【情况二】、如果一台client有多个IP（假设客户端有 n 个IP），server端仅有一个IP并且仅启动一个程序，监听一个端口的情况下，一台client机器最大能建立的连接条数是：n * 65535 个

• 【情况三】、如果一台client仅有一个IP，server端也仅有一个IP但是server端启动多个程序，每个程序监听一个端口的情况下（比如server端启动了m个程序，监听了m个不同端口），一台client机器最大能建立的连接数量为：65535 * m

• 其余情况类推，但是客户端的可用端口范围一般达不到65535个，受内核参数net.ipv4.ip_local_port_range限制，如果要修改client所能使用的端口范围，可以修改这个内核参数的值。
• 所以，不光是一台server端可以接收100w+个TCP连接，一台client照样能发出100w+个连接

四、其他

• 三次握手里socket的全连接队列长度由参数net.core.somaxconn来控制，默认大小是128，当两台机器离的非常近，但是建立连接的并发又非常高时，可能会导致半连接队列或全连接队列溢出，进而导致server端丢弃握手包。然后造成client超时重传握手包（至少1s以后才会重传），导致三次握手连接建立耗时过长。我们可以调整参数net.core.somaxconn来增加去按连接队列的长度，进而减小丢包的影响
• 有时候我们通过 ctrl + c方式来终止了某个进程，但是当重启该进程的时候发现报错端口被占用，这种问题是因为【操作系统还没有来得及回收该端口，等一会儿重启应用就好了】
• client程序在和server端建立连接时，如果client没有调用bind方法传入指定的端口，那么client在和server端建立连接的时候便会自己随机选择一个端口来建立连接。一旦我们client程序调用了bind方法传入了指定的端口，那么client将会使用我们bind里指定的端口来和server建立连接。所以不建议client调用bind方法，bind函数会改变内核选择端口的策略

public static void main(String[] args) throws IOException {
    SocketChannel sc = SocketChannel.open();
   // 客户端还可以调用bind方法
    sc.bind(new InetSocketAddress("localhost", 9999));
    sc.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
    System.out.println("waiting..........");
}

• 在Linux一切皆文件，当然也包括之前TCP连接中说的socket。进程打开一个socket的时候需要创建好几个内核对象，换一句直白的话说就是打开文件对象吃内存，所以Linux系统基于安全角度考虑（比如：有用户进程恶意的打开无数的文件描述符，那不得把系统搞奔溃了），在多个位置都限制了可打开的文件描述符的数量。
• 内核是通过【hash表】的方式来管理所有已经建立好连接的socket，以便于有请求到达时快速的通过【TCP四元组】查找到内核中对应的socket对象

五、相关实际问题

1、"too many open files" 报错是怎么回事，该如何解决

• 因为每打开一个文件（包括socket），都需要消耗一定的内存资源。为了避免个别进程不受控制的打开了过多文件而让整个服务器奔溃，Linux对打开的文件描述符数量有限制。如果你的进程触发到内核的限制，那么"too many open files" 报错就产生了
• 可以通过修改fs.file-max 、soft nofile、fs.nr_open这三个参数的值来修改进程能打开的最大文件描述符数量

2、一台服务端机器最大究竟能支持多少条连接

• 在不考虑连接上数据的收发和处理的情况下，仅考虑ESTABLISH状态下的空连接情况下，一台服务器上最大可支持的TCP连接数量基本上可以说是由内存大小来决定的。
• 四元组唯一确定一条连接，但服务端可以接收来自任意客户端的请求，所以根据这个理论计算出来的数字太大，没有实际意义。另外文件描述符限制其实也是内核为了防止某些应用程序不受限制的打开【文件句柄】而添加的限制。这个限制只要修改几个内核参数就可以加大。
• 一个socket大约消耗3kb左右的内存，这样真正制约服务端机器最大并发数的就是内存，拿一台4GB内存的服务器来说，可以支持的TCP连接数量大约是100w+

3、一条客户端机器最大究竟能支持多少条连接

• 客户度每次建立一条连接都需要消耗一个端口。从数字上来看，似乎最多只能建立65535条连接。但实际上我们有两种办法破除65535这个限制

• 所以一台client发起百万条连接是没有任何问题的

4、做一个长连接推送产品，支持1亿用户需要多少台机器

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