Linux - 网络参数net.ipv4.tcp_mem详解

参数说明

Linux内核参数net.ipv4.tcp_mem控制着TCP栈可以使用的内存总量。这个参数的设置影响着系统的网络性能和稳定性,特别是在高负载网络通信环境下。tcp_mem参数用来告诉内核应该如何反应于不同的内存压力情况,主要有三个值组成,分别控制以下几个方面:

  1. 低水位线:当TCP使用的内存少于这个值时,内核认为内存充足,不会对TCP流量进行限制。
  2. 压力模式:当TCP使用的内存达到这个值时,内核将进入内存压力模式,开始对TCP缓冲区的大小进行调节,尝试减少内存使用。
  3. 上限:当TCP使用的内存超过这个值时,内核会拒绝一些新的网络连接请求,dmesg输出TCP: out of memory

参数设置不合理,可能引发下述问题:

  1. 内存不足:如果tcp_mem设置得太低,可能导致TCP无法分配足够的内存,从而影响网络性能,甚至拒绝新的连接请求。
  2. 过度使用内存:如果tcp_mem设置得过高,可能会导致TCP使用过多内存,从而挤占了系统的其他部分或其他应用,可能影响系统的稳定性。
  3. 延迟和吞吐量:不适当的tcp_mem设置可能导致网络延迟增加或吞吐量下降,特别是在网络负载重的情况下。

查看参数

# 查看tcp_mem
cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_mem
sysctl -a  2>/dev/null |  grep net.ipv4.tcp_mem
# 查看页面大小
getconf PAGESIZE
# 计算tcp_mem, 769668约3G
echo '769668 * 4 / 1024' | bc

# 查看内存总量
grep "MemAvailable\|MemTotal" /proc/meminfo

参数设置

net.ipv4.tcp_mem的值通常设置为三个数字,分别对应上述的低水位线、压力模式和上限,这些值页为单位(通常一页为4KB)。
可以根据系统总内存来调整tcp_mem参数值,一个常见的起点是将低水位线设置为总内存的5%,压力模式为8%,上限为10%。高负载或高并发的网络服务可能需要更高的内存分配给TCP。

示例配置(假设系统有64GB内存,页面大小4KB):

echo "769668 1026224 1539336" > /proc/sys/net/ipv4/tcp_mem
sysctl net.ipv4.tcp_mem

其中,769668(约3006MB),1026224(约4008MB),1539336(约6013MB)分别代表低水位线、压力模式和上限。

为确保系统重启参数有效,需将net.ipv4.tcp_mem = 769668 1026224 1539336写入/etc/sysctl.conf中。

Linux内核在系统初始化时按照(4.68 %,6.25 %,9.37 %)设置的默认参数值可以满足大多数应用场景,通常无需特别配置或调整。

https://elixir.bootlin.com/linux/v4.18.20/source/net/ipv4/tcp.c

static void __init tcp_init_mem(void)
{
    unsigned long limit = nr_free_buffer_pages() / 16;

    limit = max(limit, 128UL);
    sysctl_tcp_mem[0] = limit / 4 * 3;      /* 4.68 % */
    sysctl_tcp_mem[1] = limit;          /* 6.25 % */
    sysctl_tcp_mem[2] = sysctl_tcp_mem[0] * 2;  /* 9.37 % */
}

参考资料

linux百万并发之 tcp_mem - 博客园

How net.ipv4.tcp_mem value calculated? - Red Hat Customer Portal

基本的Linux内核参数的优化

Socket缓存究竟如何影响TCP的性能?

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