Tcp超時修改
Linux 建立 TCP 連接的超時時間分析
tags: linux | networkLinux 系統默認的建立 TCP 連接的超時時間為 127 秒，對於許多客戶端來說，這個時間都太長了， 特別是當這個客戶端實際上是一個服務的時候，更希望能夠盡早失敗，以便能夠選擇其它的可用服務重新嘗試。
socket 是 Linux 下實現的傳輸控制層協議，包括 TCP 和 UDP，一個 socket 端點由 IP 和端口對來唯一標識； 如果開啟了地址復用，那麽可以進一步由協議，IP 和端口來唯一標識。
系統調用 connect(2) 則是用來嘗試建立 socket 連接（TCP）或者和遠程協商一致（UDP）的函數。 connect 對於 UDP 來說並不是必須的，而對於 TCP 來說則是一個必須過程，註明的 TCP 3 次握手實際上也由 connect 來完成。
註：這裏只分析 TCP 連接超時
網絡中的連接超時非常常見，不管是廣域網還是局域網，為了一定程度上容忍失敗，所以連接加入了重試機制， 而另一方面，為了不給服務端帶來過大的壓力，重試也是有限制的。
在 Linux 中，連接超時典型為 2 分 7 秒，而對於一些 client 來說，這是一個非常長的時間； 所以在編程中，可以使用非阻塞的方式來實現，例如：使用 poll(2), epoll(2), select(2) 等系統調用來實現多路復用等待。
下面來看看 2 分 7 秒是怎樣來的，以及怎樣配置 Linux kernel 來縮短這個超時。
這裏的net.ipv4.tcp_syn_retries的值等於n 的話，也就是說tcp的鏈接超時時間是2的n+1次方減1
2 分 7 秒
2 分 7 秒即 127 秒，剛好是 2 的 7 次方減一，聰明的讀者可能已經看出來了，如果 TCP 握手的 SYN 包超時重試按照 2 的冪來 backoff， 那麽：
- 第 1 次發送 SYN 報文後等待 1s（2 的 0 次冪），如果超時，則重試
- 第 2 次發送後等待 2s（2 的 1 次冪），如果超時，則重試
- 第 3 次發送後等待 4s（2 的 2 次冪），如果超時，則重試
- 第 4 次發送後等待 8s（2 的 3 次冪），如果超時，則重試
- 第 5 次發送後等待 16s（2 的 4 次冪），如果超時，則重試
- 第 6 次發送後等待 32s（2 的 5 次冪），如果超時，則重試
- 第 7 次發送後等待 64s（2 的 6 次冪），如果超時，則超時失敗
上面的結果剛好是 127 秒。也就是說 Linux 內核在嘗試建立 TCP 連接時，最多會嘗試 7 次。
那麽下面通過具體方法來驗證。
首先，配置 iptables 來丟棄指定端口的 SYN 報文
# iptables -A INPUT --protocol tcp --dport 5000 --syn -j DROP
然後，打開 tcpdump 觀察到達指定端口的報文
# tcpdump -i lo -Ss0 -n src 127.0.0.1 and dst 127.0.0.1 and port 5000
最後，使用 telnet 連接指定端口
$ date; telnet 127.0.0.1 5000; date
上面命令的輸出如下：
Tue Jan 3 16:39:05 CST 2017
Trying 127.0.0.1...
telnet: Unable to connect to remote host: Connection timed out
Tue Jan 3 16:41:12 CST 2017
而從 tcpdump 命令的輸出可以看到：
16:39:05.690238 IP 127.0.0.1.58933 > 127.0.0.1.5000: Flags [S], seq 2286786481, win 43690, options [mss 65495,sackOK,TS val 179222486 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
16:39:06.686988 IP 127.0.0.1.58933 > 127.0.0.1.5000: Flags [S], seq 2286786481, win 43690, options [mss 65495,sackOK,TS val 179222736 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
16:39:08.690980 IP 127.0.0.1.58933 > 127.0.0.1.5000: Flags [S], seq 2286786481, win 43690, options [mss 65495,sackOK,TS val 179223237 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
16:39:12.702973 IP 127.0.0.1.58933 > 127.0.0.1.5000: Flags [S], seq 2286786481, win 43690, options [mss 65495,sackOK,TS val 179224240 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
16:39:20.718991 IP 127.0.0.1.58933 > 127.0.0.1.5000: Flags [S], seq 2286786481, win 43690, options [mss 65495,sackOK,TS val 179226244 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
16:39:36.766986 IP 127.0.0.1.58933 > 127.0.0.1.5000: Flags [S], seq 2286786481, win 43690, options [mss 65495,sackOK,TS val 179230256 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
16:40:08.830996 IP 127.0.0.1.58933 > 127.0.0.1.5000: Flags [S], seq 2286786481, win 43690, options [mss 65495,sackOK,TS val 179238272 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
其中，Flags [S] 表示為 SYN 報文，可以看到總共發送了 7 次 SYN 報文，最後一次的時間為 16:40:08，而 telnet 超時退出的時間為 16:41:12，相差 64 秒。
怎樣修改 connect timeout
對於很多客戶端程序來說，127 秒都是一個很長的時間，特別是對於局域網來說，公司內部往往都具有網絡質量較好的局域網， 訪問內部的服務並不需要等待這麽長的超時，而可以 fail earlier。
Linux 內核中，net.ipv4.tcp_syn_retries 表示建立 TCP 連接時 SYN 報文重試的次數，默認為 6，可以通過 sysctl 命令查看。
# sysctl -a | grep tcp_syn_retries
net.ipv4.tcp_syn_retries = 6
將其修改為 1，則可以將 connect 超時時間改為 3 秒，例如：
# sysctl net.ipv4.tcp_syn_retries=1
再次使用 telnet 驗證超時時間，如下：
$ date; telnet 127.0.0.1 5000; date
Fri Feb 17 09:50:12 CST 2017
Trying 127.0.0.1...
telnet: Unable to connect to remote host: Connection timed out
Fri Feb 17 09:50:15 CST 2017
註意：sysctl 修改的內核參數在系統重啟後失效，如果需要持久化，可以修改系統配置文件
例如：，對於 CentOS 7 來說，添加 net.ipv4.tcp_syn_retries = 1 到 /etc/sysctl.conf 中即可。
原文章：http://www.chengweiyang.cn/2017/02/18/linux-connect-timeout/
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