一台服务器最大能支持多少条TCP连接

一、一台服务器最大能打开的文件数

1、限制参数

我们知道在Linux中一切皆文件，那么一台服务器最大能打开多少个文件呢？Linux上能打开的最大文件数量受三个参数影响，分别是：

• fs.file-max （系统级别参数）：该参数描述了整个系统可以打开的最大文件数量。但是root用户不会受该参数限制（比如：现在整个系统打开的文件描述符数量已达到fs.file-max ，此时root用户仍然可以使用ps、kill等命令或打开其他文件描述符）
• soft nofile（进程级别参数）：限制单个进程上可以打开的最大文件数。只能在Linux上配置一次，不能针对不同用户配置不同的值
• fs.nr_open（进程级别参数）：限制单个进程上可以打开的最大文件数。可以针对不同用户配置不同的值

这三个参数之间还有耦合关系，所以配置值的时候还需要注意以下三点：

1. 如果想加大soft nofile，那么hard nofile参数值也需要一起调整。如果因为hard nofile参数值设置的低，那么soft nofile参数的值设置的再高也没有用，实际生效的值会按照二者最低的来。
2. 如果增大了hard nofile，那么fs.nr_open也都需要跟着一起调整（fs.nr_open参数值一定要大于hard nofile参数值）。如果不小心把hard nofile的值设置的比fs.nr_open还大，那么后果比较严重。会导致该用户无法登录，如果设置的是*，那么所有用户都无法登录
3. 如果加大了fs.nr_open，但是是用的echo "xxx" > ../fs/nr_open命令来修改的fs.nr_open的值，那么刚改完可能不会有问题，但是只要机器一重启，那么之前通过echo命令设置的fs.nr_open值便会失效，用户还是无法登录。所以非常不建议使用echo的方式修改内核参数！！！

2、调整服务器能打开的最大文件数示例

假设想让进程可以打开100万个文件描述符，这里用修改conf文件的方式给出一个建议。如果日后工作里有类似的需求可以作为参考。

• vim /etc/sysctl.conf

• 使上面的配置生效sysctl -p
• vim /etc/security/limits.conf

二、一台服务器最大能支持多少连接

我们知道TCP连接，从根本上看其实就是client和server端在内存中维护的一组【socket内核对象】（这里也对应着TCP四元组：源IP、源端口、目标IP、目标端口），他们只要能够找到对方，那么就算是一条连接。那么一台服务器最大能建立多少条连接呢？

• 由于TCP连接本质上可以理解为是client-server端的一对socket内核对象，那么从理论上将应该是【2^32 (ip数) * 2^16 (端口数)】条连接（约等于两百多万亿）
• 但是实际上由于受其他软硬件的影响，我们一台服务器不可能能建立这么多连接（主要是受CPU和内存限制）。

如果只以ESTABLISH状态的连接来算（这些连接只是建立，但是不收发数据也不处理相关的业务逻辑）那么一台服务器最大能建立多少连接呢？以一台4GB内存的服务器为例！

• 这种情况下，那么能建立的连接数量主要取决于【内存的大小】（因为如果是）ESTABLISH状态的空闲连接，不会消耗CPU（虽然有TCP保活包传输，但这个影响非常小，可以忽略不计）
• 我们知道一条ESTABLISH状态的连接大约消耗【3.3KB内存】，那么通过计算得知一台4GB内存的服务器，【可以建立100w+的TCP连接】（当然这里只是计算所有的连接都只建立连接但不发送和处理数据的情况，如果真实场景中有数据往来和处理（数据接收和发送都需要申请内存，数据处理便需要CPU），那便会消耗更高的内存以及占用更多的CPU，并发不可能达到100w+）

上面讨论的都是进建立连接的理想情况，在现实中如果有频繁的数据收发和处理（比如：压缩、加密等），那么一台服务器能支撑1000连接都算好的了，所以一台服务器能支撑多少连接还要结合具体的场景去分析，不能光靠理论值去算。抛开业务逻辑单纯的谈并发没有太大的实际意义。

服务器的开销大头往往并不是连接本身，而是每条连接上的数据收发，以及请求业务逻辑处理！！！

三、一台客户端机器最多能发起多少条连接

我们知道客户端每和服务端建立一个连接便会消耗掉client端一个端口。一台机器的端口范围是【0 ~ 65535】，那么是不是说一台client机器最多和一台服务端机器建立65535个连接呢（这65535个端口里还有很多保留端口，可用端口可能只有64000个左右）？

由TCP连接的四元组特性可知，只要四元组里某一个元素不同，那么就认为这是不同的TCP连接。所以需要分情况讨论：

• 【情况一】、如果一台client仅有一个IP，server端也仅有一个IP并且仅启动一个程序，监听一个端口的情况下，client端和这台server端最大可建立的连接条数就是 65535 个。

  • 因为源IP固定，目标IP和端口固定，四元组中唯一可变化的就是【源端口】，【源端口】的可用范围又是【0 ~ 65535】，所以一台client机器最大能建立65535个连接

• 【情况二】、如果一台client有多个IP（假设客户端有 n 个IP），server端仅有一个IP并且仅启动一个程序，监听一个端口的情况下，一台client机器最大能建立的连接条数是：n * 65535个

  • 因为目标IP和端口固定，有 n 个源IP，四元组中可变化的就是【源端口】+ 【源IP】，【源端口】的可用范围又是【0 ~ 65535】，所以一个IP最大能建立65535个连接，那么n个IP最大就能建立 n * 65535个连接了
  • 以现在的技术，给一个client分配多个IP是非常容易的事情，只需要去联系你们网管就可以做到。

• 【情况三】、如果一台client仅有一个IP，server端也仅有一个IP但是server端启动多个程序，每个程序监听一个端口

  的情况下（比如server端启动了m个程序，监听了m个不同端口），一台client机器最大能建立的连接数量为：

  65535 * m

  1

  65535 * m

  • 源IP固定，目标IP固定，目标端口数量为m个，可变化的是源端口，而源端口变化范围是【0 ~ 65535】，所以一台client机器最大能建立的TCP连接数量是 65535 * m个

• 其余情况类推，但是客户端的可用端口范围一般达不到65535个，受内核参数net.ipv4.ip_local_port_range限制，如果要修改client所能使用的端口范围，可以修改这个内核参数的值。

• 所以，不光是一台server端可以接收100w+个TCP连接，一台client照样能发出100w+个连接

最大并发tcp连接数是多少呢？

首先，问题中描述的65535个连接指的是客户端连接数的限制。

在tcp应用中，server事先在某个固定端口监听，client主动发起连接，经过三次握手后建立tcp连接。那么对单机，其最大并发tcp连接数是多少呢？

如何标识一个TCP连接

在确定最大连接数之前，先来看看系统如何标识一个tcp连接。系统用一个4四元组来唯一标识一个TCP连接：{localip, localport,remoteip,remoteport} = {本地ip，本地port，远程ip，远程port}

client最大tcp连接数

client每次发起tcp连接请求时，除非绑定端口，通常会让系统选取一个空闲的本地端口（local port），该端口是独占的，不能和其他tcp连接共享。tcp端口的数据类型是unsigned short，因此本地端口个数最大只有65536，端口0有特殊含义，不能使用，这样可用端口最多只有65535，所以在全部作为client端的情况下，一个client最大tcp连接数为65535，这些连接可以连到不同的serverip。

server最大tcp连接数

server通常固定在某个本地端口上监听，等待client的连接请求。不考虑地址重用（unix的SO_REUSEADDR选项）的情况下，即使server端有多个ip，本地监听端口也是独占的，因此server端tcp连接4元组中只有remoteip（也就是clientip）和remote port（客户端port）是可变的，因此最大tcp连接为客户端ip数×客户端port数，对IPV4，不考虑ip地址分类等因素，最大tcp连接数约为2的32次方（ip数）×2的16次方（port数），也就是server端单机最大tcp连接数约为2的48次方。

实际的tcp连接数

上面给出的是理论上的单机最大连接数，在实际环境中，受到机器资源、操作系统等的限制，特别是sever端，其最大并发tcp连接数远不能达到理论上限。在unix/linux下限制连接数的主要因素是内存和允许的文件描述符个数（每个tcp连接都要占用一定内存，每个socket就是一个文件描述符），另外1024以下的端口通常为保留端口。

所以，对server端，通过增加内存、修改最大文件描述符个数等参数，单机最大并发TCP连接数超过10万,甚至上百万是没问题的。

这明显是进入了思维的误区，65535是指可用的端口总数，并不代表服务器同时只能接受65535个并发连接。

举个例子：

我们做了一个网站，绑定的是TCP的80端口，结果是所有访问这个网站的用户都是通过服务器的80端口访问，而不是其他端口。可见端口是可以复用的。

即使Linux服务器只在80端口侦听服务， 也允许有10万、100万个用户连接服务器。Linux系统不会限制连接数至于服务器能不能承受住这么多的连接，取决于服务器的硬件配置、软件架构及优化。

01
我们知道两个进程如果需要进行通讯最基本的一个前提是：能够唯一的标示一个进程。在本地进程通讯中我们可以使用PID来唯一标示一个进程，但PID只在本地唯一，网络中的两个进程PID冲突几率很大。

这时候就需要另辟它径了，IP地址可以唯一标示主机，而TCP层协议和端口号可以唯一标示主机的一个进程，这样可以利用IP地址＋协议＋端口号唯一标示网络中的一个进程。

能够唯一标示网络中的进程后，它们就可以利用socket进行通信了。socket（套接字）是在应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用以实现进程在网络中通信。

socket源自Unix，是一种"打开—读/写—关闭"模式的实现，服务器和客户端各自维护一个"文件"，在建立连接打开后，可以向自己文件写入内容供对方读取或者读取对方内容，通讯结束时关闭文件。

02
唯一能够确定一个连接有4个东西：

1. 服务器的IP
2. 服务器的Port
3. 客户端的IP
4. 客户端的Port

服务器的IP和Port可以保持不变，只要客户端的IP和Port彼此不同就可以确定一个连接数。

一个socket是可以建立多个连接的，一个TCP连接的标记为一个四元组(source_ip, source_port, destination_ip, destination_port)，即(源IP，源端口，目的IP，目的端口)四个元素的组合。只要四个元素的组合中有一个元素不一样，那就可以区别不同的连接。

举个例子：

你的主机IP地址是1.1.1.1， 在8080端口监听

当一个来自 2.2.2.2 发来一条连接请求，端口为5555。这条连接的四元组为(1.1.1.1, 8080, 2.2.2.2, 5555)

这时2.2.2.2又发来第二条连接请求，端口为6666。新连接的四元组为(1.1.1.1, 8080, 2.2.2.2, 6666)

那么，你主机的8080端口建立了两条连接；

（2.2.2.2）发来的第三条连接请求,端口为5555(或6666)。第三条连接的请求就无法建立，因为没有办法区分于上面两条连接。

同理，可以在同一个端口号和IP地址上绑定一个TCP socket和一个UDP socket
因为端口号虽然一样，但由于协议不一样，所以端口是完全独立的。
TCP/UDP一般采用五元组来定位一个连接:
source_ip, source_port, destination_ip, destination_port， protocol_type
即（源IP，源端口，目的IP，目的端口，协议号）

综上所述，服务器的并发数并不是由TCP的65535个端口决定的。服务器同时能够承受的并发数是由带宽、硬件、程序设计等多方面因素决定的。

所以也就能理解淘宝、腾讯、头条、百度、新浪、哔哔哔哔等为什么能够承受住每秒种几亿次的并发访问，是因为他们采用的是服务器集群。服务器集群分布在全国各地的大型机房，当访问量小的时候会关闭一些服务器，当访问量大的时候回不断的开启新的服务器。

转载自 https://blog.csdn.net/daocaokafei/article/details/115410761

65535从哪来的，干啥的？

要解释好这个问题，就要先说清楚65535的含义。在Linux系统中，如果两个机器要通信，那么相互之间需要建立TCP连接，为了让双方互相认识，Linux系统用一个四元组来唯一标识一个TCP连接：{local ip, local port, remote ip, remote port}，即本机IP、本机端口、远程IP、远程端口，IP和端口就相当于小区地址和门牌号，只有拿到这些信息，通信的双方才能互相认知。在Linux系统中，表示端口号（port）的变量占16位，这就决定了端口号最多有2的16次方个，即65536个，另外端口0有特殊含义不给使用，这样每个服务器最多就有65535个端口可用。因此，65535代表Linux系统支持的TCP端口号数量，在TCP建立连接时会使用。

TCP怎么建立连接，与端口号是什么关系？

Linux服务器在交互时，一般有两种身份：客户端或者服务器端。典型的交互场景是：
（1）服务器端主动创建监听的socket，并绑定对外服务端口port，然后开始监听
（2）客户端想跟服务器端通信时，就开始连接服务器的端口port
（3）服务端接受客户端的请求，然后再生成新的socket
（4）服务器和客户端在新的socket里进行通信

可以看到，端口port主要用在服务器和客户端的“握手认识”过程，一旦互相认识了，就会生成新的socket进行通信，这时候port就不再需要了，可以给别的socket通信去使用，所以很明显TCP连接的数量可以大于TCP端口号的数量65,535。

考虑一下两个极端场景，即某台Linux服务器只作为客户端或者服务器端
（1）Linux服务器只作为客户端

这时候每发起一个TCP请求，系统就会指定一个空闲的本地端口给你用，而且是独占式的，不会被别的TCP连接抢走，这样最多可以建立65535个连接，每个连接都与不同的服务器进行交互。这种场景，就是题主所描述的样子，但是由于条件过于苛刻，属于小概率事件，所以更多的还是理论上的可能，现实的环境中几乎不会出现。

（2）Linux服务器只作为服务端

这种场景下，服务端就会固定的监听本地端口port，等着客户端来向它发起请求。为了计算简单，我们假设服务器端的IP跟端口是多对一的，这样TCP四元组里面就有remote ip和remote port是可变的，因此最大支持创建TCP个数为2的32次方（IP地址是32位的）乘以2的16次方（port是16位的）等于2的48次方。

现实中单台Linux服务器支持的TCP连接数量

通过前面的分析我们知道，在现实场景中，由于存在端口port复用的情况，服务器可同时支持的TCP连接数跟65535没有一一对应关系，事实上，真正影响TCP连接数量的，是服务器的内存以及允许单一进程同时打开文件的数量，因为每创建一个TCP连接都要创建一个socket句柄，每个socket句柄都占用一部分系统内存，当系统内存被占用殆尽，允许的TCP并发连接数也就到了上限。一般来讲，通过增加服务器内存、修改最大文件描述符个数等，可以做到单台服务器支持10万+的TCP并发。

当然，在真实的商用场景下，单台服务器都会编入分布式集群，通过负载均衡算法动态的调度不同用户的请求给最空闲的服务器，如果服务器平均内存使用超过80%的警戒线，那么就会及时采用限流或者扩展集群的方式来保证服务，绝对不会出现服务器的内存被耗尽的情况，那样就算事故了。

总之，65535只是Linux系统中可使用端口port数量的上限，端口port数量与TCP连接数量并非完全一一对应的关系，服务器支持的TCP并发连接数量主要跟服务器的内存以及允许单个进程同时打开的文件数量有关系，通过端口复用及调整服务器参数等手段，单台服务器支持的TCP并发连接数是可以高于65535的。

四、其他

• 三次握手里socket的全连接队列长度由参数net.core.somaxconn来控制，默认大小是128，当两台机器离的非常近，但是建立连接的并发又非常高时，可能会导致半连接队列或全连接队列溢出，进而导致server端丢弃握手包。然后造成client超时重传握手包（至少1s以后才会重传），导致三次握手连接建立耗时过长。我们可以调整参数net.core.somaxconn来增加去按连接队列的长度，进而减小丢包的影响

• 有时候我们通过 ctrl + c方式来终止了某个进程，但是当重启该进程的时候发现报错端口被占用，这种问题是因为【操作系统还没有来得及回收该端口，等一会儿重启应用就好了】

• client程序在和server端建立连接时，如果client没有调用bind方法传入指定的端口，那么client在和server端建立连接的时候便会自己随机选择一个端口来建立连接。一旦我们client程序调用了bind方法传入了指定的端口，那么client将会使用我们bind里指定的端口来和server建立连接。所以不建议client调用bind方法，bind函数会改变内核选择端口的策略

  public static void main(String[] args) throws IOException { SocketChannel sc = SocketChannel.open(); // 客户端还可以调用bind方法 sc.bind(new InetSocketAddress("localhost", 9999)); sc.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080)); System.out.println("waiting.........."); } 复制代码

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  public static void main(String[] args) throws IOException {   SocketChannel sc = SocketChannel.open();     // 客户端还可以调用bind方法   sc.bind(new InetSocketAddress("localhost", 9999));   sc.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));   System.out.println("waiting.........."); } 复制代码

• 在Linux一切皆文件，当然也包括之前TCP连接中说的socket。进程打开一个socket的时候需要创建好几个内核对象，换一句直白的话说就是打开文件对象吃内存，所以Linux系统基于安全角度考虑（比如：有用户进程恶意的打开无数的文件描述符，那不得把系统搞奔溃了），在多个位置都限制了可打开的文件描述符的数量。

• 内核是通过【hash表】的方式来管理所有已经建立好连接的socket，以便于有请求到达时快速的通过【TCP四元组】查找到内核中对应的socket对象

  • 在epoll模型中，通过红黑树来管理epoll对象所管理的所有socket，用红黑树结构来平衡快速删除、插入、查找socket的效率

五、相关实际问题

在网络开发中，很多人对一个基础问题始终没有彻底搞明白，那就是一台机器最多能支撑多少条TCP连接。不过由于客户端和服务端对端口使用方式不同，这个问题拆开来理解要容易一些。

注意，这里说的是客户端和服务端都只是角色，并不是指某一台具体的机器。例如对于我们自己开发的应用程序来说，当他响应客户端请求的时候，他就是服务端。当他向MySQL请求数据的时候，他又变成了客户端。

1、"too many open files" 报错是怎么回事，该如何解决

你在线上可能遇到过too many open files这个错误，那么你理解这个报错发生的原理吗？如果让你修复这个错误，应该如何处理呢？

• 因为每打开一个文件（包括socket），都需要消耗一定的内存资源。为了避免个别进程不受控制的打开了过多文件而让整个服务器奔溃，Linux对打开的文件描述符数量有限制。如果你的进程触发到内核的限制，那么"too many open files" 报错就产生了

• 可以通过修改fs.file-max 、soft nofile、fs.nr_open 这三个参数的值来修改进程能打开的最大文件描述符数量

  • 需要注意这三个参数之间的耦合关系！

2、一台服务端机器最大究竟能支持多少条连接

因为这里要考虑的是最大数，因此先不考虑连接上的数据收发和处理，仅考虑ESTABLISH状态的空连接。那么一台服务端机器上最大可以支持多少条TCP连接？这个连接数会受哪些因素的影响？

• 在不考虑连接上数据的收发和处理的情况下，仅考虑ESTABLISH状态下的空连接情况下，一台服务器上最大可支持的TCP连接数量基本上可以说是由内存大小来决定的。
• 四元组唯一确定一条连接，但服务端可以接收来自任意客户端的请求，所以根据这个理论计算出来的数字太大，没有实际意义。另外文件描述符限制其实也是内核为了防止某些应用程序不受限制的打开【文件句柄】而添加的限制。这个限制只要修改几个内核参数就可以加大。
• 一个socket大约消耗3kb左右的内存，这样真正制约服务端机器最大并发数的就是内存，拿一台4GB内存的服务器来说，可以支持的TCP连接数量大约是100w+

3、一条客户端机器最大究竟能支持多少条连接

和服务端不同的是，客户端每次建立一条连接都需要消耗一个端口。在TCP协议中，端口是一个2字节的整数，因此范围只能是0~65535。那么客户单最大只能支持65535条连接吗？有没有办法突破这个限制，有的话有哪些办法？

• 客户度每次建立一条连接都需要消耗一个端口。从数字上来看，似乎最多只能建立65535条连接。但实际上我们有两种办法破除65535这个限制
  • 方式一，为客户端配置多IP
  • 方式二，分别连接不同的服务端
• 所以一台client发起百万条连接是没有任何问题的

4、做一个长连接推送产品，支持1亿用户需要多少台机器

假设你是系统架构师，现在老板给你一个需求，让你做一个类似友盟upush这样的产品。要在服务端机器上保持一个和客户端的长连接，绝大部分情况下连接都是空闲的，每天也就顶多推送两三次左右。总用户规模预计是1亿。那么现在请你来评估一下需要多少台服务器可以支撑这1亿条长连接。

• 对于长连接推送模块这种服务来说，给客户端发送数据只是偶尔的，一般一天也就顶多一两次。绝大部分情况下TCP连接都是空闲的，CPU开销可以忽略
• 再基于内存来考虑，假设服务器内存是128G的，那么一台服务器可以考虑支持500w条并发。这样会消耗掉大约不到20GB内存用来保存这500w条连接对应的socket。还剩下100GB以上的内存来应对接收、发送缓冲区等其他的开销足够了。所以，一亿用户，仅仅需要20台服务器就差不多够用了！

参考

https://juejin.cn/post/7162824884597293086

https://mp.weixin.qq.com/s/u7YVYAZZ1_hfiiHWWzYu2w

参考书籍：《深入理解Linux网络》