1 TCP连接
TCP面向连接，在一个应用进程开始向另一个应用进程发送数据之前，这两个进程必须先相互“握手”，即它们必须相互发送某些预备报文段，以建立连接。连接的实质是双方都初始化与连接相关的发送/接收缓冲区，以及许多TCP状态变量。
这种“连接”不是一条如电话网络中端到端的电路，因为它们的状态完全保留在两个端系统中。
TCP连接提供的是全双工服务 ，应用层数据就可在从进程B流向进程A的同时，也从进程A流向进程B。
TCP连接也总是点对点的 ，即在单个发送方与单个接收方之间建立连接。
一个客户机进程向服务器进程发送数据时，客户机进程通过套接字传递数据流。
客户机 *** 作系统中运行的 TCP软件模块首先将这些数据放到该连接的发送缓存里 ，然后会不时地从发送缓存里取出一块数据发送。
TCP可从缓存中取出并放入报文段中发送的数据量受限于最大报文段长MSS，通常由最大链路层帧长度来决定(也就是底层的通信链路决定)。 例如一个链路层帧的最大长度1500字节，除去数据报头部长度20字节，TCP报文段的头部长度20字节，MSS为1460字节。
报文段被往下传给网络层，网络层将其封装在网络层IP数据报中。然后这些数据报被发送到网络中。
当TCP在另一端接收到一个报文段后，该报文段的数据就被放人该连接的接收缓存中。应用程序从接收缓存中读取数据流(注意是应用程序来读，不是 *** 作系统推送)。
TCP连接的每一端都有各自的发送缓存和接收缓存。
因此TCP连接的组成包括:主机上的缓存、控制变量和与一个进程连接的套接字变量名，以及另一台主机上的一套缓存、控制变量和与一个进程连接的套接字。
在这两台主机之间的路由器、交换机中，没有为该连接分配任何缓存和控制变量。
2报文段结构
TCP报文段由首部字段和一个数据字段组成。数据字段包含有应用层数据。
由于MSS限制了报文段数据字段的最大长度。当TCP发送一个大文件时，TCP通常是将文件划分成长度为MSS的若干块。
TCP报文段的结构。
首部包括源端口号和目的端口号，它用于多路复用/多路分解来自或送至上层应用的数据。另外，TCP首部也包括校验和字段。报文段首部还包含下列字段:
32比特的序号字段和32比特的确认号字段。这些字段被TCP发送方和接收方用来实现可靠数据传输服务。
16比特的接收窗口字段，该字段用于流量控制。该字段用于指示接收方能够接受的字节数量。
4比特的首部长度字段,该字段指示以32比特的字为单位的TCP首部长度。一般TCP首部的长度就是20字节。
可选与变长的选项字段,该字段用于当发送方与接收方协商最大报文段长度，或在高速网络环境下用作窗口调节因子时使用。
标志字段ACK比特用于指示确认字段中的ACK值的有效性，即该报文段包括一个对已被成功接收报文段的确认。 SYN和FIN比特用于连接建立和拆除。 PSH、URG和紧急指针字段通常没有使用。
•序号和确认号
TCP报文段首部两个最重要的字段是序号字段和确认号字段。
TCP把数据看成一个无结构的但是有序的字节流。TCP序号是建立在传送的字节流之上，而不是建立在传送的报文段的序列之上。
一个报文段的序号是该报文段首字节在字节流中的编号。
例如，假设主机A上的一个进程想通过一条TCP连接向主机B上的一个进程发送一个数据流。主机A中的TCP将对数据流中的每一个字节进行编号。假定数据流由一个包含4500字节的文件组成(可以理解为应用程序调用send函数传递过来的数据长度)，MSS为1000字节(链路层一次能够传输的字节数)，如果主机决定数据流的首字节编号是7。TCP模块将为该数据流构建5个报文段(也就是分5个IP数据报)。第一个报文段的序号被赋为7;第二个报文段的序号被赋为1007,第三个报文段的序号被赋为2007，以此类推。前面4个报文段的长度是1000，最后一个是500。
确认号要比序号难理解一些。前面讲过，TCP是全双工的，因此主机A在向主机B发送数据的同时，也可能接收来自主机B的数据。从主机B到达的每个报文段中的序号字段包含了从B流向A的数据的起始位置。 因此主机B填充进报文段的确认号是主机B期望从主机A收到的下一报文段首字节的序号。
假设主机B已收到了来自主机A编号为7-1006的所有字节，同时假设它要发送一个报文段给主机A。主机B等待主机A的数据流中字节1007及后续所有字节。所以，主机B会在它发往主机A的报文段的确认号字段中填上1007。
再举一个例子，假设主机B已收到一个来自主机A的包含字节7-1006的报文段，以及另一个包含字节2007-3006的报文段。由于某种原因，主机A还没有收到字节1007-2006的报文段。
在这个例子中，主机A为了重组主机B的数据流，仍在等待字节1007。因此，A在收到包含字节2007-3006的报文段时，将会又一次在确认号字段中包含1007。 因为TCP只确认数据流中至第一个丢失报文段之前的字节数据，所以TCP被称为是采用累积确认。
TCP的实现有两个基本的选择:
1接收方立即丢弃失序报文段;
2接收方保留失序的字节，并等待缺少的字节以填补该间隔。
一条TCP连接的双方均可随机地选择初始序号。 这样做可以减少将那些仍在网络中的来自两台主机之间先前连接的报文段，误认为是新建连接所产生的有效报文段的可能性。
•例子telnet
Telnet由是一个用于远程登录的应用层协议。它运行在TCP之上，被设计成可在任意一对主机之间工作。
假设主机A发起一个与主机B的Telnet会话。因为是主机A发起该会话，因此主机A被标记为客户机，主机B被标记为服务器。用户键入的每个字符(在客户机端)都会被发送至远程主机。远程主机收到后会复制一个相同的字符发回客户机，并显示在Telnet用户的屏幕上。这种“回显”用于确保由用户发送的字符已经被远程主机收到并处理。因此，在从用户击键到字符显示在用户屏幕上之间的这段时间内，每个字符在网络中传输了两次。
现在假设用户输入了一个字符“C”，假设客户机和服务器的起始序号分别是42和79。前面讲过，一个报文段的序号就是该报文段数据字段首字节的序号。因此，客户机发送的第一个报文段的序号为42，服务器发送的第一个报文段的序号为79。前面讲过，确认号就是主机期待的数据的下一个字节序号。在TCP连接建立后但没有发送任何数据之前，客户机等待字节79，而服务器等待字节42。
如图所示，共发了3个报文段。第一个报文段是由客户机发往服务器，其数据字段里包含一字节的字符“C”的ASCII码，其序号字段里是42。另外，由于客户机还没有接收到来自服务器的任何数据，因此该报文段中的确认号字段里是79。
第二个报文段是由服务器发往客户机。它有两个目的:第一个目的是为服务器所收到的数据提供确认。服务器通过在确认号字段中填入43，告诉客户机它已经成功地收到字节42及以前的所有字节，现在正等待着字节43的出现。第二个目的是回显字符“C”。因此，在第二个报文段的数据字段里填入的是字符“C”的ASCII码，第二个报文段的序号为79，它是该TCP连接上从服务器到客户机的数据流的起始序号，也是服务器要发送的第一个字节的数据。
这里客户机到服务器的数据的确认被装载在一个服务器到客户机的数据的报文段中，这种确认被称为是捎带确认
第三个报文段是从客户机发往服务器的。它的唯一目的是确认已从服务器收到的数据。
3往返时延的估计与超时
TCP如同前面所讲的rdt协议一样，采用超时/重传机制来处理报文段的丢失问题。最重要的一个问题就是超时间隔长度的设置。显然，超时间隔必须大于TCP连接的往返时延RTT，即从一个报文段发出到收到其确认时。否则会造成不必要的重传。
•估计往返时延
TCP估计发送方与接收方之间的往返时延是通过采集报文段的样本RTT来实现的，就是从某报文段被发出到对该报文段的确认被收到之间的时间长度。
也就是说TCP为一个已发送的但目前尚未被确认的报文段估计sampleRTT，从而产生一个接近每个RTT的采样值。但是，TCP不会为重传的报文段计算RTT。
为了估计一个典型的RTT，采取了某种对RTT取平均值的办法。TCP据下列公式来更新
EstimatedRTT=(1-)EstimatedRTT+SampleRTT
即估计RTT的新值是由以前估计的RTT值与sampleRTT新值加权组合而成的。
参考值是a=0125，因此是一个加权平均值。显然这个加权平均对最新样本赋予的权值
要大于对老样本赋予的权值。因为越新的样本能更好地反映出网络当前的拥塞情况。从统计学观点来讲，这种平均被称为指数加权移动平均
除了估算RTT外，还需要测量RTT的变化，RTT偏差的程度，因为直接使用平均值设置计时器会有问题(太灵敏)。
DevRTT=(1-β)DevRTT+β|SampleRTT-EstimatedRTT|
RTT偏差也使用了指数加权移动平均。B取值025
•设置和管理重传超时间隔
假设已经得到了估计RTT值和RTT偏差值，那么TCP超时间隔应该用什么值呢TCP将超时间隔设置成大于等于估计RTT值和4倍的RTT偏差值,否则将造成不必要的重传。但是超时间隔也不应该比估计RTT值大太多，否则当报文段丢失时，TCP不能很快地重传该报文段，从而将给上层应用带来很大的数据传输时延。因此，要求将超时间隔设为估计RTT值加上一定余量。当估计RTT值波动较大时，这个余最应该大些;当波动比较小时，这个余量应该小些。因此使用4倍的偏差值来设置重传时间。
TimeoutInterval=EstimatedRTT+4DevRTT
4可信数据传输
因特网的网络层服务是不可靠的。IP不保证数据报的交付，不保证数据报的按序交付，也不保证数据报中数据的完整性。
TCP在IP不可靠的尽力而为服务基础上建立了一种可靠数据传输服务。
TCP提供可靠数据传输的方法涉及前面学过的许多原理。
TCP采用流水线协议、累计确认。
TCP推荐的定时器管理过程使用单一的重传定时器，即使有多个已发送但还未被确认的报文段也一样。重传由超时和多个ACK触发。
在TCP发送方有3种与发送和重传有关的主要事件:从上层应用程序接收数据，定时器超时和收到确认ACK。
从上层应用程序接收数据。一旦这个事件发生，TCP就从应用程序接收数据，将数据封装在一个报文段中，并将该报文段交给IP。注意到每一个报文段都包含一个序号，这个序号就是该报文段第一个数据字节的字节流编号。如果定时器还没有计时，则当报文段被传给IP时，TCP就启动一个该定时器。
第二个事件是超时。TCP通过重传引起超时的报文段来响应超时事件。然后TCP重启定时器。
第三个事件是一个来自接收方的确认报文段(ACK)。当该事件发生时，TCP将ACK的值y与变量SendBase(发送窗口的基地址)进行比较。TCP状态变量SendBase是最早未被确认的字节的序号。就是指接收方已正确按序接收到数据的最后一个字节的序号。TCP采用累积确认，所以y确认了字节编号在y之前的所有字节都已经收到。如果Y>SendBase,则该ACK是在确认一个或多个先前未被确认的报文段。因此发送方更新其SendBase变量，相当于发送窗口向前移动。
另外，如果当前有未被确认的报文段，TCP还要重新启动定时器。
快速重传
超时触发重传存在的另一个问题是超时周期可能相对较长。当一个报文段丢失时，这种长超时周期迫使发送方等待很长时间才重传丢失的分组，因而增加了端到端时延。所以通常发送方可在超时事件发生之前通过观察冗余ACK来检测丢包情况。
冗余ACK就是接收方再次确认某个报文段的ACK，而发送方先前已经收到对该报文段的确认。
当TCP接收方收到一个序号比所期望的序号大的报文段时，它认为检测到了数据流中的一个间隔，即有报文段丢失。这个间隔可能是由于在网络中报文段丢失或重新排序造成的。因为TCP使用累计确认，所以接收方不向发送方发回否定确认，而是对最后一个正确接收报文段进行重复确认(即产生一个冗余ACK)
如果TCP发送方接收到对相同报文段的3个冗余ACK它就认为跟在这个已被确认过3次的报文段之后的报文段已经丢失。一旦收到3个冗余ACK，TCP就执行快速重传 ，
即在该报文段的定时器过期之前重传丢失的报文段。
5流量控制
前面讲过，一条TCP连接双方的主机都为该连接设置了接收缓存。当该TCP连接收到正确、按序的字节后，它就将数据放入接收缓存。相关联的应用进程会从该缓存中读取数据，但没必要数据刚一到达就立即读取。事实上，接收方应用也许正忙于其他任务，甚至要过很长时间后才去读取该数据。如果应用程序读取数据时相当缓慢，而发送方发送数据太多、太快，会很容易使这个连接的接收缓存溢出。
TCP为应用程序提供了流量控制服务以消除发送方导致接收方缓存溢出的可能性。因此，可以说 流量控制是一个速度匹配服务，即发送方的发送速率与接收方应用程序的读速率相匹配。
前面提到过，TCP发送方也可能因为IP网络的拥塞而被限制，这种形式的发送方的控制被称为拥塞控制(congestioncontrol)。
TCP通过让接收方维护一个称为接收窗口的变量来提供流量控制。接收窗口用于告诉发送方，该接收方还有多少可用的缓存空间。因为TCP是全双工通信，在连接两端的发送方都各自维护一个接收窗口变量。 主机把当前的空闲接收缓存大小值放入它发给对方主机的报文段接收窗口字段中，通知对方它在该连接的缓存中还有多少可用空间。
6 TCP连接管理
客户机中的TCP会用以下方式与服务器建立一条TCP连接:
第一步: 客户机端首先向服务器发送一个SNY比特被置为1报文段。该报文段中不包含应用层数据，这个特殊报文段被称为SYN报文段。另外，客户机会选择一个起始序号，并将其放置到报文段的序号字段中。为了避免某些安全性攻击，这里一般随机选择序号。
第二步: 一旦包含TCP报文段的用户数据报到达服务器主机，服务器会从该数据报中提取出TCPSYN报文段，为该TCP连接分配TCP缓存和控制变量，并向客户机TCP发送允许连接的报文段。这个允许连接的报文段还是不包含应用层数据。但是，在报文段的首部却包含3个重要的信息。
首先，SYN比特被置为1。其次，该 TCP报文段首部的确认号字段被置为客户端序号+1最后，服务器选择自己的初始序号，并将其放置到TCP报文段首部的序号字段中。 这个允许连接的报文段实际上表明了:“我收到了你要求建立连接的、带有初始序号的分组。我同意建立该连接，我自己的初始序号是XX”。这个同意连接的报文段通常被称为SYN+ACK报文段。
第三步: 在收到SYN+ACK报文段后，客户机也要给该连接分配缓存和控制变量。客户机主机还会向服务器发送另外一个报文段，这个报文段对服务器允许连接的报文段进行了确认。因为连接已经建立了，所以该ACK比特被置为1，称为ACK报文段，可以携带数据。
一旦以上3步完成，客户机和服务器就可以相互发送含有数据的报文段了。
为了建立连接，在两台主机之间发送了3个分组，这种连接建立过程通常被称为 三次握手(SNY、SYN+ACK、ACK，ACK报文段可以携带数据) 。这个过程发生在客户机connect()服务器，服务器accept()客户连接的阶段。
假设客户机应用程序决定要关闭该连接。(注意，服务器也能选择关闭该连接)客户机发送一个FIN比特被置为1的TCP报文段，并进人FINWAIT1状态。
当处在FINWAIT1状态时，客户机TCP等待一个来自服务器的带有ACK确认信息的TCP报文段。当它收到该报文段时，客户机TCP进入FINWAIT2状态。
当处在FINWAIT2状态时，客户机等待来自服务器的FIN比特被置为1的另一个报文段，
收到该报文段后，客户机TCP对服务器的报文段进行ACK确认，并进入TIME_WAIT状态。TIME_WAIT状态使得TCP客户机重传最终确认报文，以防该ACK丢失。在TIME_WAIT状态中所消耗的时间是与具体实现有关的，一般是30秒或更多时间。
经过等待后，连接正式关闭，客户机端所有与连接有关的资源将被释放。 因此TCP连接的关闭需要客户端和服务器端互相交换连接关闭的FIN、ACK置位报文段。阿里云服务器偶尔连接不上的问题出现在我做了一些TCP优化之后，出现了公司内网偶尔会出现连接不上服务器的问题，但是切换其他的网络就可以正常连接。
1，登陆服务器查看资源使用top，vmstat等命令查看了一番发现服务器各项指标都没有异常。于是将问题转向了网络层。
2，本地使用ping服务器外网ip正常返回，无丢包，延迟也正常。
3，登录服务器查看tcp相关数据。
发现在卡顿时有大量tcp syn包被丢弃，数值一直在增长。
在查阅资料并结合实际情况后，发现该服务器同时启用了 tcp_timestamps和tcp_tw_recycle参数。
后想起，之前同事为改善time_wait连接数过多问题曾改过该内核参数。
解决办法是，关闭tcp_tw_recycle：
再观察，发现服务已正常，偶尔连接不上的现象消失。
我们先来man一下这两个参数(man tcp)：
cp_timestamp 是 RFC1323 定义的优化选项，主要用于 TCP 连接中 RTT(Round Trip Time) 的计算，开启 tcp_timestamp 有利于系统计算更加准确的 RTT，也就有利于 TCP 性能的提升。（默认开启）
关于tcp_timestamps详情请见： >
一、任播又被称为泛播、选播、联播，是一种网络寻址和路由的策略，使得资料可以根据路由拓朴来决定送到“最近”或“最好”的目的地。
二、任播被认为在负载均衡、提高服务的可用性和容错性、对抗D0S/DDOS攻击等方面有重要的作用，从IPv4，PIP，SIPP到IPv6，任播技术都被提到；
目前涉及到任播的RFC约有5O多个，但除了在DNS根服务器和AS-112服务器上被使用外，任播一直没有出现大规模全局性应用。
对于目前的IPv6技术而言，任播技术迟迟没有突破性的进展，除了和IPv6发展缓慢一直不能有大规模的应用有关外，也和任播自身存在很多尚未解决的技术难题有关。
三、任播最初是在RFC1546中被提出来的，它被定义为：主机向一个任播地址发送数据包，网络负责尽力将数据包交付(delivery)到至少一个，最好也是一个服务器，这些服务器由这个任播地址标识。
在RFC3513(废弃了RFC2373)E。]中，进一步对任播进行了定义：任播地址被分配给两个以上的接口(一般指不同IP地址的节点)，而发送到这个地址上的分组被路由到“最近”的接口。这里“最近”可以是指路由器跳数、服务器负载、服务器吞吐量、客户和服务器之间的往返时间(RTT，round trip time)、链路的可用带宽等特征值(metric)。
任播通信的基本概念是从物理主机设备中分离出的逻辑服务标识符，任播地址可以根据服务类型来分配，使得网络服务担当一个逻辑主机的角色。
四、任播的基本通信过程包含了四个方面：编址、路由、组管理、链路地址解析。
负载(load)是linux机器的一个重要指标，直观了反应了机器当前的状态。来看下负载的定义是怎样的：
In UNIX computing, the system load is a measure of the amount of computational work that a computer system performs The load average represents the average system load over a period of time It conventionally appears in the form of three numbers which represent the system load during the last one-, five-, and fifteen-minute periods（wikipedia）
Unix refers to this as the run-queue length: the sum of the number of processes that are currently running plus the number that are waiting (queued) to run
Free memory is the amount of memory which is currently not used for anything This number should be small, because memory which is not used is simply wasted
Available memory is the amount of memory which is available for allocation to a new process or to existing processes。
df
查看磁盘使用情况，通常看磁盘大小和inode使用率：
磁盘性能分析
r/s 和 w/s：每秒磁盘读写的次数。这两个值相加就是 tps。
rkB/s 和 wkB/s：每秒磁盘读写的数据量。
avgrq-sz：平均每次读写磁盘扇区的大小。
avgqu-sze：平均 IO 队列长度。队列长度越短越好。
await：平均每次磁盘读写的等待时间（ms）。
svctm：平均每次磁盘读写的服务时间（ms）。
%util：一秒钟有百分之多少的时间用于磁盘读写 *** 作。
1）%util：衡量 IO 的繁忙程度
这个值越大，说明产生的 IO 请求较多，IO 压力较大，
我们可以结合 %idle 参数来看，如果 %idle < 70% 就说明 IO 比较繁忙了。
2）await：衡量 IO 的响应速度
通俗理解，await 就像我们去医院看病排队等待的时间，
这个值和医生的服务速度（svctm）和你前面排队的人数（avgqu-size）有关。
如果 svctm 和 await 接近，说明磁盘 IO 响应时间较快，排队较少，
如果 await 远大于 svctm，说明此时队列太长，响应较慢，
这时可以考虑换性能更好的磁盘。
带宽：表示链路的最大传输速率，单位通常为 b/s （比特 / 秒）
延时：表示从网络请求发出后，一直到收到远端响应，所需要的时间延迟
在不同场景中，这一指标可能会有不同含义
比如，它可以表示，建立连接需要的时间（比如 TCP握手延时）
或一个数据包往返所需的时间（比如 RTT）
PPS：是 Packet Per Second（包 / 秒）的缩写，表示以网络包为单位的传输速率�丢包率：丢包百分比
重传率：重新传输的网络包比例
连接数状态：TCP 各状态连接数量
TIME_WAIT状态存在有两个原因。
第一个是防止来自一个连接的延迟段被误解为后续连接的一部分。
连接处于2MSL等待状态时到达的所有流量都将被丢弃。
该TIME_WAIT状态的第二个原因是
可靠地实现TCP的全双工连接终止。
如果最后的ACK被丢弃，那么端点2将重新发送最后的FIN
单机最大连接数理论限制
系统用一个4四元组来唯一标识一个TCP连接： �{local ip, local port, remote ip, remote port}。 �
因此本地端口个数最大只有65536，端口0有特殊含义，不能使用，
这样可用端口最多只有65535，
所以在全部作为client端的情况下，
最大tcp连接数为65535，这些连接可以连到不同的server ip
1、系统最大打开文件数
sysfsfilesmax //系统最大文件句柄数
/proc/sys/fs/file-max
2、单进程最大文件描述符
echo 2000000 > /proc/sys/fs/nr_open
sysctl -w fsnr_open=100000000
3、某个用户下的某个进程的文件打开数
ulimit –n [num]
ulimit -n unlimited
/etc/security/limitsconf
worker soft nofile 102400
worker hard nofile 409600
linux内核通过进程标识值(process identification value)-PID来标示进程，
PID是一个数，类型位pid_t, 实际上就是int类型
查看
可以使用cat /proc/sys/kernel/pid_max来查看系统中可创建的进程数实际值
修改
1、ulimit -u 65535
2、我们在Linux还需要设置内核参数kernelpid_maxsysctl -w kernelpid_max=65535
欢迎分享，转载请注明来源：内存溢出
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