Ubuntu backlog如何优化性能
小樊
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2025-12-31 00:36:34
Ubuntu backlog 性能优化指南
一 概念与瓶颈定位
- backlog 通常指两类队列:
- 监听套接字的全连接队列,由内核参数 net.core.somaxconn 限制;
- TCP 的半连接队列(SYN 队列),由 net.ipv4.tcp_max_syn_backlog 限制。
- 队列溢出常见现象:新连接被丢弃或超时、SYN 洪泛时服务无响应。定位命令示例:
- 查看监听队列使用情况:ss -lnt | egrep ‘(:80|:443)’; 观察 Recv-Q 是否长期接近 Listen 的 backlog。
- 查看半连接压力:netstat -s | egrep ‘syn.*received|accept.*queued’。
- 观察丢包与重传:ip -s link、netstat -s | grep -i retrans。
- 抓包确认握手是否完成:sudo tcpdump -ni any ‘tcp[tcpflags] & (tcp-syn|tcp-ack) == tcp-syn’。
- 注意:全连接队列的实际上限取 min(应用 listen(backlog), net.core.somaxconn)。调大内核或应用值前,先确认应用确实会调大其 listen 队列。
二 内核与 TCP 栈关键参数
- 建议将以下参数写入 /etc/sysctl.d/99-backlog.conf,执行 sysctl -p 生效(数值需结合业务与压测逐步放大):
- 队列容量与回收
- net.core.somaxconn = 4096–65535(高并发服务建议更高,如 32768/65535)
- net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192–65535(SYN 洪泛场景优先放大)
- net.core.netdev_max_backlog = 16384–30000(网卡入队缓冲,突发流量场景放大)
- net.ipv4.tcp_fin_timeout = 10–30(加速回收)
- net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1(允许复用 TIME_WAIT 套接字,NAT/负载均衡环境慎用)
- net.ipv4.tcp_tw_recycle = 0(在 NAT/负载均衡或多主机时钟不同步时禁用,避免连接异常)
- net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 2000000(仅在确认 TIME_WAIT 过多且复用无效时再考虑放大)
- 连接建立与保活
- net.ipv4.tcp_synack_retries = 2–3(减少半连接等待)
- net.ipv4.tcp_retries2 = 5(减少已建立连接的无效重传)
- net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1800;net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 30;net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 3
- 窗口与缓冲(提升高 BDP/长肥管道与突发吞吐)
- net.core.rmem_default / wmem_default = 256960
- net.core.rmem_max / wmem_max = 513920
- net.ipv4.tcp_rmem = 8760 256960 4088000
- net.ipv4.tcp_wmem = 8760 256960 4088000
- net.ipv4.tcp_mem = 131072 262144 524288(单位:内存页,约 4KB/页)
- 启用扩展:net.ipv4.tcp_sack = 1;net.ipv4.tcp_timestamps = 1;net.ipv4.tcp_window_scaling = 1
- 端口与内核同步
- net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000
- net.ipv4.tcp_syncookies = 1(SYN 洪泛保护,作为兜底)
- 说明:上述为通用起点,生产环境需结合并发量、RTT、丢包率与 CPU/内存做基准测试后再定稿。
三 网卡与软中断优化
- 多队列与队列深度:
- 查看队列:ethtool -l ens33;设置队列:ethtool -L ens33 combined 4–8(按 CPU 核数/队列数匹配)。
- 调整环形缓冲:ethtool -G ens33 rx 2048 tx 1024(过大可能占用更多内存)。
- 卸载与特性:ethtool -K eth0 tso on gso on gro on(降低 CPU 软中断压力,需网卡/驱动支持)。
- RPS/RFS(在硬件队列不足或单队列网卡上提升 CPU 利用):
- 计算掩码:以 CPU 数为 N,掩码为 (1 << N) - 1;
- 写入:echo f > /sys/class/net/eth0/queues/rx-0/rps_cpus(示例为 4 核)。
- 软中断预算(控制每次轮询处理的数据包数与时间片):
- net.core.netdev_budget = 600;net.core.netdev_budget_usecs = 4000(高 PPS 场景可适当放大,观察软中断 CPU 占用与延迟权衡)。
- 巨帧(仅在交换机与对端均支持时启用):ip link set eth0 mtu 9000。
四 应用层 backlog 与服务配置
- 将应用监听队列与内核上限匹配,否则无法发挥效果:
- Nginx:在 server 或 http 块中设置 listen 80 backlog 4096–16384;events { worker_connections 1024; use epoll; multi_accept on; }
- Apache:ListenBacklog 4096–16384;结合 MPM 调优(如 prefork/worker/event 的 MaxRequestWorkers/ThreadsPerChild)。
- 其它自研服务:确保 listen(…, backlog) ≥ 期望队列,且 accept 足够快(异步 I/O、多 worker、避免阻塞在 accept 线程)。
- 验证:ss -lntp | egrep ‘(:80|:443)’ 查看实际 Listen 队列与当前连接;压测工具(如 wrk/ab)对比提升前后握手成功率与 P95/P99 延迟。
五 监控 压测与风险控制
- 监控与告警:
- 实时:ss -s、netstat -s、ip -s link、sar -n DEV/EDEV、/proc/interrupts;
- 可视化:部署 netdata 或 Prometheus Node Exporter + Grafana 面板,关注 Recv-Q、SYN 接收/重传、软中断、丢包、CPU steal。
- 压测与基线:
- 逐步放大并发与 RPS,记录 P50/P95/P99、握手失败率、SYN 重传率、CPU/内存/软中断;
- 每次只变更一个变量,形成可回滚的变更单与回滚方案。
- 架构层面兜底:
- 过载保护:限流/熔断(如 Nginx limit_req、应用层令牌桶)、连接速率限制(iptables/tc);
- 横向扩展:引入 HAProxy/Nginx/云LB 做连接分发,降低单机 backlog 压力;
- 异步化与池化:应用侧使用异步框架、连接池、更快的 accept/握手路径。
- 风险提示:
- 过大的 somaxconn/tcp_max_syn_backlog 会占用更多内存与 CPU;
- tcp_tw_recycle 在 NAT/多主机环境可能导致连接异常,默认禁用;
- 修改前备份配置,先在测试环境验证,分阶段上线。