# 写在前面
了解计算机的都知道，计算机的操作系统管理着它的各种资源，其中就包括网络设备。可以说，网络设备相当于互联网的神经元，计算机依靠它互相通信。如果网络通信性能很差，会导致计算机的处理能力无法充分利用起来，进而影响我们所要设计的软件系统，所以优化网络性能就显得非常重要 那么，在不增加网络设备成本的前提下，我们该如何提升网络性能呢？答案是可以通过 优化系统参数 来提升；为什么？因为网络协议是由操作系统来处理的，而操作系统有很多网络协议相关的参数，如果这些参数配置错了，无疑会降低网络性能
- 以秒杀系统为例，秒杀需要的各个商品图片通常是存放在图片存储系统中的。虽然这些图片一般会在前端缓存下来以便提升图片加载速度，（如果没有使用 CDN）但浏览器第一次访问的时候还是需要从图片存储系统获取图片。如果单个图片几MB 甚至几十MB，一旦过多，无疑会影响图片存储系统的性能。所以对于图片存储系统，我们可以通过优化网络连接缓冲区的相关参数来提升性能
- 再比如秒杀接口，因为用户参与多，它需要处理大量秒杀请求，如果想要提升请求速度，可以通过优化快速处理网络连接和请求相关的参数来实现
# 系统参数相关
Linux 系统参数有一千多个，这么多参数对应不同的作用，我们该如何选择合适的参数来优化呢？首先，我们可以先找到所有的系统参数，在 Linux 系统中执行命令：
sudo /sbin/sysctl -a
一般来说，不同的参数类型对应不同的资源和性能，进而影响不同的业务场景，比如网络参数主要影响以网络请求为主的业务，文件系统参数主要影响以读写文件为主的业务场景。那我们该如何获取参数类型呢，可以执行以下命令：
sudo /sbin/sysctl -a|awk -F "." '{print $1}'|sort -k1|uniq
结果如下所示：
abi
debug
fs
kernel
net
user
vm
其中 net 类型就是我们需要重点关注的，因为它几乎包含了网络性能优化相关的全部参数。通过执行以下命令：
sudo /sbin/sysctl -a|grep "^net."|awk -F "[.| ]" '{print $2}'|sort -k1|uniq
我们将得到 net 类型下所有子类型：
bridge
core
ipv4
ipv6
netfilter
nf_conntrack_max
unix
在 Linux 系统里，这些参数都可以在 /etc/sysctl.conf 文件里修改，如果没有，你可以自行添加。修改完后，可以使用 sudo sysctl -p 命令加载最新配置，让配置生效 在这些子类型当中，我们需要重点关注 core 和 ipv4 的配置。 因为这两类配置里包含网络协议相关的各种参数，前面我提到的秒杀接口服务和图片存储系统这两个业务场景，就需要 core 和 ipv4 中的参数来优化
# 了解套件字缓冲区参数
在程控电话出现以前，人们打电话需要通过接线员把通信双方的电话线套接在一起来接通。在计算机网络通信出现以后，我们便用套接字来表示双向网络通信的端点。而网络套接字缓冲区的大小直接影响程序通过网络收发数据的性能 就像我们前面提到的图片存储系统，它主要是处理图片文件数据。如果网络套接字缓冲区太小，会导致程序读写多次之后才能将数据处理完，这大大影响了程序性能。如果缓冲区足够大，程序能很快将处理好的数据写入缓冲区，接着就可以去忙别的事了，这无疑提升了运行效率 那么，套接字缓冲区的大小怎样设置呢？就是通过系统参数来设置。具体参数我们可以在终端执行以下命令来获取：
sudo /sbin/sysctl -a|grep "^net."|grep "[r|w|_]mem[_| ]"
# 如何优化 TCP 协议参数和最大连接数
熟悉 TCP 协议的同学应该对 TCP 中的“三次握手”“四次挥手”“慢启动”“滑动窗口”“超时重传”“粘包算法”等机制不陌生，正是这些机制确保了 TCP 的可靠传输。但是，有时候，这些机制反而会成为网络瓶颈
比如，当网络带宽非常好的时候，“慢启动”机制反而会限制数据传输速度。再比如，“粘包算法”会将一些小的数据包合并成一个 TCP 包发出去，或者一直等到定时器超时后发送。在某些情况下该算法确实能提升网络吞吐量，但对于一些对实时性要求较高的数据来说，它会导致接收方无法及时接收到数据
秒杀的抢购接口，负责接收大量用户的抢购请求。对于有资格的用户，执行扣减库存并下单然后返回抢购成功给前端；对于没有资格或者扣减库存失败的用户，则返回抢购失败给前端。发起抢购请求以及请求返回的 HTTP 协议数据大概在 500 字节，秒杀接口服务需要快速处理连接的建立、断开、回收。那么，该如何优化秒杀接口服务的网络参数提升处理网络连接的性能呢？
# 关闭粘包算法
首先，我们知道，秒杀接口服务是通过公网给用户提供服务的，而公网的数据帧能承载的应用数据是 1472 字节。秒杀抢购接口处理的数据大小 500 字节相当于 1472 的 1/3，由此可以判断这些数据包是小数据包，可能会受“粘包算法”影响。然而，用户对请求的耗时很敏感，这就需要关闭“粘包算法”，确保数据包立即投递出去。怎么做呢？可以在 TCP 套接字加上 TCP_NODELAY 参数来关闭该算法
# 复用套接字
秒杀用户量大，这就需要秒杀接口服务处理大量短连接，由此会导致什么结果呢？需要秒杀接口服务创建、回收套接字的速度非常快，以便有足够资源处理大量连接。怎么办？我们可以通过关闭空闲连接、复用套接字等方法快速回收或重用已分配的资源。具体设置如下：
# 重用处于 TIME-WAIT 状态的套接字
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
# 快速回收 TIME-WAIT 状态的套接字
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
# 关闭处于 FIN-WAIT-2 状态 30 秒以上的套接字
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
# 设置空闲 TCP 连接存活时间，以便即时关闭空闲连接，回收资源
net.ipv4.tcp_keepalive_time=1800
# 超时重传
由于秒杀请求量大，偶尔的网络抖动可能导致部分数据包丢失，这将会触发“超时重传”。为了避免重传网络抖动后的所有包，我们可以设置选择性重传的参数，避免重传已成功发送的数据包，导致浪费网络带宽。具体的办法是，将 net.ipv4.tcp_sack 这一参数设置为 1
# 文件描述符数量
秒杀活动中用户日活达到了百万以上，这就需要尽可能提升单机网络连接容量，确保并发能力。在操作系统中，一个网络连接会占用一个文件描述符，这需要将最大文件打开数的参数设置为一个比较大的值，以免文件描述符不够用导致性能问题。如 fs.file-max = 65535 表示最多可以打开 65535 个文件