TCP的socket资源被耗尽的问题

一、 故障现象

部分机顶盒用户出现大面积登录APP时，界面停留在登陆页面，无反应。

 

二、 现象初步分析

本次问题出现时，所有AAA出现了异常流量波动，在AAA异常流量段期间接到用户故障报障。此时主要表现在LVS集群显示真实的EPG 服务器不停的被踢出集群和加入（UP/DOWN），导致了用户调度到EPG后出现了异常显示。

AAA异常流量图

 

三、 问题排查过程

接到故障后第一时间对AAA/EPG后台日志进行了查看，发现用户接入认证和响应都正常，观察到EPG 的LVS集群中有服务器的inactive连接数异常并且随机出现不同EPG服务器被踢出和加入集群，随后对EPG 的LVS集群的状态进行了跟踪和抓包分析,为了快速恢复业务随后重启了EPG tomcat并进行了LVS的主备切换，业务故障恢复。

 

四、 诊断分析结果

   出现故障时通过LVS的日志可以看到5台EPG服务器在轮询的出现连接失败和连接成功的情况，也就是一台OK后，另一台出现连接失败，如此反复的表现在5台EPG服务器上

此时被UP/DOWN的EPG会出现大量的inactive

 

此时对集群出现UP/DOWM的服务器进行抓包，发现客户端发出了SYN报

文，但是EPG服务器没有响应，并且响应报文发不出去不停的retransmission。

进一步查看该EPG的资源消耗情况netstat发现大量的SYN-RECV

 

通过上面的现象判断是EPG的socket资源被耗尽进而出现了响应客户端异常，导致了LVS检测EPG服务器异常，因集群是5台EPG服务器，一台异常后LVS集群把用户调度到其它EPG服务器，此时异常用户也对该服务器产生了影响出现了该服务器也被资源耗尽，依次循环。根据当前的用户量程度来看一般EPG的资源应该是可以满足，进一步查看资源情况发现是EPG的句柄数被耗尽导致的，当重启EPG后，资源被释放句柄数被释放问题故障就恢复了。查看EPG服务器发现系统的默认句柄数为1024。

LVS原理分析：

当有异常用户访问EPG时，SYN消息先发送到LVS，LVS会建立一个调度表，显示用户与EPG的TCP对应关系，EPG会直接返回ACK给用户端不经过LVS，只有LVS收到用户端发送的FIN时，表项的对应关系才会删除该用户客户端的EPG对应关系。

当用户访问突然异常且量大的时候EPG默认的句柄数只有1024，这样会导致LVS踢出该EPG，但是此时LVS建立的表里面的TCP关系还在所以inactive数会变的特别大，根据LVS调度策略用户会被调度到其它EPG真实服务器，这样就会形成恶性循环，所有集群的EPG真实服务器会被资源耗尽。

 

五、处理优化措施

从上述分析来看本次故障根本原因是EPG真实服务器的句柄数采用默认的1024，一旦出现异常用户访问的时候就会变的脆弱，目前修改为了204800。经过本次故障，对系统的参数做了确认和文档化

 

六、参数修改记录

修改记录一：net.ipv4.tcp_timestamps = 0

原因如下

1、slb服务器为了优化性能，调整以下内核参数：

net.ipv4.tcp_timestamps = 1

net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1

当这两个参数都打开时，tcp需要校验syn包的时间戳（timestamp）对集团用户有影响使其接入失败。

 

2、当满足以下条件，syn包将会被忽略，不会回复ack包：

        a、该源ip的上次tcp通讯发生在60s内。

        b、该源ip的上次tcp通讯的timestamp 大于本次tcp。

        注：tcp通讯的timestamp 为系统启动到当前的时间。

 

3、解释现象：

        a、为什么普通的用户播放正常，集团用户不行？

            一个ip对应一个普通用户，那么普通用户的tcp通讯的timestamp是一直增大的，即不会满足2中的b条件。

            集团用户是做了NAT的，一个ip对应多个客户端，只有tcp通讯的timestamp比较大的客户端（大堂）才能请求成功，timestamp比较小的（房间）请求就失败。

 

        b、房间偶尔又能播放？

             该源ip的上次tcp通讯发生在60s之外了。

 

修改记录二：net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000

TIME_WAIT状态的连接过多，会影响到大并发。

 

修改记录三：net.ipv4.tcp_synack_retries = 0

net.core.somaxconn = 65535

writen:aaron

time:20170106

原因如下：

SYN Flood（TCP洪水攻击优化）

tcp_synack_retries：表示回应第二个握手包（SYN+ACK包）给客户端IP后，如果收不到第三次握手包（ACK包）后，不进行重试，加快回收“半连接”，不要耗光资源。可以把tcp_synack_retries改为0，因为客户端还有tcp_syn_retries参数，默认是5，即使服务器端没有重发SYN+ACK包，客户端也会重发SYN握手包。

net.core.somaxconn：最大的监听队列的长度，默认限制为128，在高突发的请求中可能会导致链接超时或触发重传。

 

修改记录四：

括号值为修改后的值，(X)代表删除。

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 5 （1）

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 10240（262144）

net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000（6000）

net.ipv4.tcp_mem = 24794688      33059584        49589376 (X)

net.ipv4.tcp_retries1 = 3 (2)

net.ipv4.tcp_retries2 = 15（2）

net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 75（2）

net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 9（3）

net.ipv4.tcp_keepalive_time = 7200（2）

net.ipv4.tcp_rmem = 4096     87380      4194304（X）

net.ipv4.tcp_syn_retries = 2

net.ipv4.tcp_timestamps = 0（1）// timestamps可单独起效

net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1（0）// 需要timestamps起效，此项才奇效，单独开启无意义

net.ipv4.tcp_wmem = 4096    16384      4194304（X）

net.ipv4.udp_mem = 24794688     33059584        49589376（X）

net.ipv4.udp_rmem_min = 4096（X）

net.ipv4.udp_wmem_min = 4096（X）

net.core.rps_sock_flow_entries = 65535

// nf_conntrack 避免iptables的conntrack模块故障

net.netfilter.nf_conntrack_acct = 0

net.netfilter.nf_conntrack_checksum = 1

net.netfilter.nf_conntrack_events = 1

net.netfilter.nf_conntrack_events_retry_timeout = 5

net.netfilter.nf_conntrack_expect_max = 256

net.netfilter.nf_conntrack_generic_timeout = 6

net.netfilter.nf_conntrack_helper = 1

net.netfilter.nf_conntrack_icmp_timeout = 3

net.netfilter.nf_conntrack_log_invalid = 0

net.netfilter.nf_conntrack_max = 524288

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_be_liberal = 0

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_loose = 1

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_max_retrans = 2

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_close = 5

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_close_wait = 6

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established = 5

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_fin_wait = 3

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_last_ack = 3

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_max_retrans = 3

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_syn_recv = 3

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_syn_sent = 3

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_time_wait = 2

net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_unacknowledged = 3

net.netfilter.nf_conntrack_timestamp = 0

net.netfilter.nf_conntrack_udp_timeout = 3

net.netfilter.nf_conntrack_udp_timeout_stream = 3

net.nf_conntrack_max = 524288

 

修改记录五：

net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000 (262144)

原因：tcp_max_tw_buckets的默认值为262144

 

修改记录六：

增加修改文件句柄数：在/root/.bash_profile增加ulimit -n 204800

 

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