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Linux 建立 TCP 连接的超时时间分析

概述

Linux 系统默认的建立 TCP 连接的超时时间为 127 秒，对于许多客户端来说，这个时间都太长了， 特别是当这个客户端实际上是一个服务的时候，更希望能够尽早失败，以便能够选择其它的可用服务重新尝试。

socket 是 Linux 下实现的传输控制层协议，包括 TCP 和 UDP，一个 socket 端点由 IP 和端口对来唯一标识； 如果开启了地址复用，那么可以进一步由协议，IP 和端口来唯一标识。

系统调用 connect 则是用来尝试建立 socket 连接（TCP），著名的 TCP 三次握手实际上也由 connect 来触发完成的。

超时分析

网络中的连接超时非常常见，所以连接加入了重试机制， 同时为了不给服务端带来过大的压力，重试也是有相应的策略，有一定的退避机制和重试次数。

在 Linux 中，连接超时典型为 2 分 7 秒，而对于一些 client 来说，这是一个非常长的时间； 所以在编程中，可以使用非阻塞的方式来实现，例如：使用 poll, epoll 等系统调用来实现多路复用等待。

下面来看看 2 分 7 秒是怎样来的，以及怎样配置 Linux kernel 来缩短这个超时。2 分 7 秒2 分 7 秒即 127 秒，刚好是 2 的 7 次方减一，对数字敏感的读者可能已经看出来了，如果 TCP 握手的 SYN 包超时重试按照 2 的幂来退避， 那么：第 1 次发送 SYN 报文后等待 1s（2 的 0 次幂），如果超时，则重试第 2 次发送后等待 2s（2 的 1 次幂），如果超时，则重试第 3 次发送后等待 4s（2 的 2 次幂），如果超时，则重试第 4 次发送后等待 8s（2 的 3 次幂），如果超时，则重试第 5 次发送后等待 16s（2 的 4 次幂），如果超时，则重试第 6 次发送后等待 cr（2 的 5 次幂），如果超时，则重试第 7 次发送后等待 64s（2 的 6 次幂），如果超时，则超时失败上面的结果刚好是 127 秒。也就是说 Linux 内核在尝试建立 TCP 连接时，最多会尝试 7 次。

超时验证

我们如何来验证呢？下面就具体和大家一起分享下：

# iptables -A INPUT --protocol tcp --dport 5000 --syn -j DROP 添加过滤

PS；别忘了用—D进行删除；需要root权限；

tcpdump，又该你上场了

# tcpdump -i lo -Ss0 -n src 127.0.0.1 and dst 127.0.0.1 and port 5000

测试：

[matrix@localhost ~]$ date; telnet 127.0.0.1 5000; date2018年 01月 24日 星期三 22:38:15 CSTTrying 127.0.0.1...telnet: connect to address 127.0.0.1: Connection timed out2018年 01月 24日 星期三 22:40:22 CST[matrix@localhost ~]$ [matrix@localhost ~]$ sudo tcpdump -i lo 'tcp[tcpflags] = tcp-syn'[sudo] password for matrix: tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decodelistening on lo, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 65535 bytes22:38:15.825569 IP localhost.54464 > localhost.commplex-main: Flags [S], seq 2345953452, win 32792, options [mss 16396,sackOK,TS val 19650917 ecr 0,nop,wscale 7], length 022:38:16.825246 IP localhost.54464 > localhost.commplex-main: Flags [S], seq 2345953452, win 32792, options [mss 16396,sackOK,TS val 19651917 ecr 0,nop,wscale 7], length 022:38:18.825139 IP localhost.54464 > localhost.commplex-main: Flags [S], seq 2345953452, win 32792, options [mss 16396,sackOK,TS val 19653917 ecr 0,nop,wscale 7], length 022:38:22.825095 IP localhost.54464 > localhost.commplex-main: Flags [S], seq 2345953452, win 32792, options [mss 16396,sackOK,TS val 19657917 ecr 0,nop,wscale 7], length 022:38:30.825387 IP localhost.54464 > localhost.commplex-main: Flags [S], seq 2345953452, win 32792, options [mss 16396,sackOK,TS val 19665917 ecr 0,nop,wscale 7], length 022:38:46.825921 IP localhost.54464 > localhost.commplex-main: Flags [S], seq 2345953452, win 32792, options [mss 16396,sackOK,TS val 19681918 ecr 0,nop,wscale 7], length 022:39:18.826499 IP localhost.54464 > localhost.commplex-main: Flags [S], seq 2345953452, win 32792, options [mss 16396,sackOK,TS val 19713918 ecr 0,nop,wscale 7], length 0

如何改进

怎样修改 connect timeout

Linux 内核中，net.ipv4.tcp_syn_retries 表示建立 TCP 连接时 SYN 报文重试的次数，默认为 6，可以通过 sysctl 命令查看。

# sysctl -a | grep tcp_syn_retriesvim /etc/sysctl.confnet.ipv4.tcp_syn_retries = 6将其修改为 1，则可以将 connect 超时时间改为 3 秒，例如：# sysctl net.ipv4.tcp_syn_retries=1之后，sysctl -p /etc/sysctl.conf

再次使用 telnet 验证超时时间，如下：

[matrix@localhost ~]$ date; telnet 127.0.0.1 5000; date2018年 01月 24日 星期三 22:46:19 CSTTrying 127.0.0.1...telnet: connect to address 127.0.0.1: Connection timed out2018年 01月 24日 星期三 22:46:22 CST[matrix@localhost ~]$ sudo tcpdump -i lo 'tcp[tcpflags] = tcp-syn'tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decodelistening on lo, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 65535 bytes22:46:19.439704 IP localhost.54467 > localhost.commplex-main: Flags [S], seq 3513959316, win 32792, options [mss 16396,sackOK,TS val 20134532 ecr 0,nop,wscale 7], length 022:46:20.439675 IP localhost.54467 > localhost.commplex-main: Flags [S], seq 3513959316, win 32792, options [mss 16396,sackOK,TS val 20135532 ecr 0,nop,wscale 7], length 0

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