测试的一些基本概念知识(TCP )
一、TCP报头部中的SYN、FIN、ACK:
ACK : TCP协议规定,只有ACK=1时有效,也规定连接建立后所有发送的报文的ACK必须为1。
SYN(SYNchronization) : 在连接建立时用来同步序号。当SYN=1而ACK=0时,表明这是一个连接请求报文。对方若同意建立连接,则应在响应报文中使SYN=1和ACK=1. 因此, SYN置1就表示这是一个连接请求或连接接受报文。
FIN (finis)即完,终结的意思, 用来释放一个连接。当 FIN = 1 时,表明此报文段的发送方的数据已经发送完毕,并要求释放连接。
二、一个TCP连接从开始到断开的几个状态
SYN_RECV表示正在等待处理的请求数;ESTABLISHED表示正常数据传输状态;TIME_WAIT表示处理完毕,等待超时结束的请求数。
状态:描述
CLOSED:无连接是活动的或正在进行
LISTEN:服务器在等待进入呼叫
SYN_RECV:一个连接请求已经到达,等待确认
SYN_SENT:应用已经开始,打开一个连接
ESTABLISHED:正常数据传输状态
FIN_WAIT1:应用说它已经完成
FIN_WAIT2:另一边已同意释放
ITMED_WAIT:等待所有分组死掉
CLOSING:两边同时尝试关闭
TIME_WAIT:另一边已初始化一个释放
LAST_ACK:等待所有分组死掉
三、TCP的发送缓冲区和接收缓冲区
TCP协议是作用是用来进行端对端数据传送的,那么就会有发送端和接收端,上篇博客讲了Socket默认是阻塞式的,在操作系统有两个空间即user space和kernal space。
每个Tcp socket连接在内核中都有一个发送缓冲区和接收缓冲区,TCP的全双工的工作模式以及TCP的流量(拥塞)控制便是依赖于这两个独立的buffer以及buffer的填充状态。
单工:只允许甲方向乙方传送信息,而乙方不能向甲方传送 ,如汽车单行道。
半双工:半双工就是指一个时间段内只有一个动作发生,甲方可以向乙方传送数据,乙方也可以向甲方传送数据,但不能同时进行,如一条窄马路同一时间只能允许一个车通行。
全双工:同时允许数据在两个方向上同时传输,它在能力上相当于两个单工通信方式的结合。
一个socket的两端,都会有send和recv两个方法,如client发送数据到server,那么就是客户端进程调用send发送数据,而send的作用是将数据拷贝进入socket的内核发送缓冲区之中,然后send便会在上层返回。
也就是说send()方法返回之时,数据不一定会发送到对端即服务器上去(和write写文件有点类似),send()仅仅是把应用层buffer的数据拷贝进socket的内核发送buffer中,发送是TCP的事情,和send其实没有太大关系。
接收缓冲区把数据缓存入内核,等待recv()读取,recv()所做的工作,就是把内核缓冲区中的数据拷贝到应用层用户的buffer里面,并返回。若应用进程一直没有调用recv()进行读取的话,此数据会一直缓存在相应socket的接收缓冲区内。对于TCP,如果应用进程一直没有读取,接收缓冲区满了之后,发生的动作是:收端通知发端,接收窗口关闭(win=0)。这个便是滑动窗口的实现。保证TCP套接口接收缓冲区不会溢出,从而保证了TCP是可靠传输。因为对方不允许发出超过所通告窗口大小的数据。 这就是TCP的流量控制,如果对方无视窗口大小而发出了超过窗口大小的数据,则接收方TCP将丢弃它。
查看socket发送缓冲区大小,cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem
四、限制连接数上涨的几个关键因素:
系统端口限制
Linux系统端口为short类型表示,数值上限为65535。假设分配压测业务可用端口范围为1024 - 65535,不考虑可能还运行着其它对外连接的服务,真正可用端口也就是64000左右(实际上,一般为了方便计算,一般直接设定为50000)。换言之,即在一台机器上一个IP,可用同时对外建立64000网络连接。
若是N个可用IP,理论上 64000*N,实际上还需要满足:
- 充足内存支持
- tcp接收/发送缓冲区不要设置太大,tsung默认分配32K(可以修改成16K,一般够用了)
- 一个粗略估算假设一个用户占用内存50k,1w用户占用500M内存,假设需要100w用户
100w/6w = 17个IP地址 ;500m * 100w/1024 = 50G内存 ;服务器单一IP 承载100万用户:1台主机+17台从机 ;若单机64G内存+17个IP可用IP地址 就一台就能搞定。
- 为多IP的压测端分配适合的权重,以便承担更多的终端连接
Linux系统打开文件句柄限制
系统打开文件句柄,直接决定了可以同时打开的网络连接数量,这个需要设置大一些,否则,你可能会在tsung_controller@IP.log文件中看到error_connect_emfile类似文件句柄不够使用的警告,建议此值要大于 > N * 64000。
修改linux系统参数。vi /etc/security/limits.conf 添加
* soft nofile 655350
* hard nofile 655350
* soft nproc 655350
* hard nproc 655350
修改以后保存,注销当前用户,重新登录,执行ulimit -a ,ok ,参数生效了:
注:nofile是代表最大文件打开数
nproc是操作系统级别对每个用户创建的进程数的限制
内存的影响:
一个网络Socket连接占用不多,但上万个或数十万等就不容小觑了,设置不当会导致内存直接成为屏障。
TCP接收、发送缓存
Tsung默认设置的网络Socket发送接收缓冲区为16KB,一般够用了。
[root@bogon ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem
4096 87380 4194304
此值会覆盖Linux系统设置接收、发送缓冲大小。
粗略的默认值计算,一个网络连接发送缓冲区 + 接收缓冲区,再加上进程处理连接堆栈占用,约40多K内存,为即计算方便,设定建立一个网络连接消费50K内存。
先不考虑其它因素,若我们想要从机模拟10W个用户,那么当前可用内存至少要剩余:50K * 100000 / 1000K = 5000M = 5G内存。针对一般服务器来讲,完全可满足要求(剩下事情就是要有两个可用IP了)。
五、服务器查看TCP连接数
命令:ss -tan|awk 'NR>1{++S[$1]}END{for (a in S) print a,S[a]}’
通过上述命令可以统计出TCP连接中处于各个状态的连接数,在经过Ng代理之后需要真实的连接数需要除以2,因为Client——Nginx——Mqtt其实算是两个TCP连接。