【网络】Linux 内核优化实战 - net.ipv4.tcp_keepalive_probes

net.ipv4.tcp_keepalive_probes 是 Linux 内核中的一个 TCP 参数，用于控制在认定连接失效前，最多发送多少个 TCP 保活探测包（Keep-Alive Probes）。以下是对该参数的详细解析：

1. TCP Keep-Alive 机制回顾

TCP Keep-Alive 是一种检测长时间空闲连接是否仍然有效的机制。当连接处于空闲状态超过 tcp_keepalive_time（默认 2 小时）后，TCP 会每隔 tcp_keepalive_intvl（默认 75 秒）发送一个保活探测包。

tcp_keepalive_probes 决定了在没有收到对端响应的情况下，最多发送多少次探测包。如果连续发送这么多次探测包后仍未收到响应，内核会认为连接已断开，并关闭该连接。

2. 参数作用

该参数直接影响TCP 连接在异常断开时的检测时间。计算公式为：

连接超时总时间 = tcp_keepalive_time + (tcp_keepalive_probes × tcp_keepalive_intvl)

例如，默认配置下（tcp_keepalive_time=7200，tcp_keepalive_probes=9，tcp_keepalive_intvl=75）：

总超时时间 = 7200 + (9 × 75) = 7200 + 675 = 7875 秒 ≈ 2 小时 11 分钟

3. 参数取值与影响

• 默认值：9 次。
• 减小该值（如 3 次）：
  • 优点：更快发现断开的连接（例如，若 intvl=75，则探测时间缩短至 3×75=225 秒，约 3.75 分钟）。
  • 缺点：可能误判连接断开（如网络暂时拥塞导致探测包丢失）。
• 增大该值（如 15 次）：
  • 优点：减少误判概率，适应高延迟或不稳定网络。
  • 缺点：连接断开后，应用需要更长时间才能感知（例如，探测时间延长至 15×75=1125 秒，约 18.75 分钟）。

4. 使用场景与建议

• 适合减小 tcp_keepalive_probes 的场景：

  • 高可用性系统：快速发现故障节点，触发自动重试或负载均衡。
  • 稳定网络环境（如数据中心内部）：网络丢包率低，无需多次探测。

• 适合增大 tcp_keepalive_probes 的场景：

  • 高延迟或不稳定网络（如广域网、移动网络）：容忍偶尔的探测包丢失。
  • 对误判敏感的应用（如金融交易系统）：避免因暂时的网络波动中断正常连接。

5. 相关参数

与 TCP Keep-Alive 相关的其他重要参数：

• net.ipv4.tcp_keepalive_time：连接空闲多久后开始发送保活探测包（默认 7200 秒）。
• net.ipv4.tcp_keepalive_intvl：两次探测包之间的间隔时间（默认 75 秒）。
• net.ipv4.tcp_retries2：TCP 重传次数上限（影响连接断开的最终判断）。

6. 如何配置该参数

临时生效（重启后失效）：

# 设置最多发送 5 次保活探测包
sudo sysctl -w net.ipv4.tcp_keepalive_probes=5

永久生效（需重启或重载配置）：

# 编辑配置文件
sudo vim /etc/sysctl.conf

# 添加或修改一行
net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 5

# 使配置生效
sudo sysctl -p

7. 性能优化建议

• 高可用性短连接场景：

  net.ipv4.tcp_keepalive_time = 300    # 5 分钟
  net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 15     # 15 秒间隔
  net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 3     # 3 次探测
  

  总超时时间 = 300 + (3×15) = 345 秒（约 5.75 分钟）

• 长连接低延迟场景：

  net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1800    # 30 分钟
  net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 60     # 1 分钟间隔
  net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 5     # 5 次探测
  

  总超时时间 = 1800 + (5×60) = 2100 秒（约 35 分钟）

8. 监控与故障排查

检查当前 Keep-Alive 设置：

sysctl net.ipv4.tcp_keepalive_time
sysctl net.ipv4.tcp_keepalive_intvl
sysctl net.ipv4.tcp_keepalive_probes

若发现大量处于 ESTABLISHED 状态但实际已断开的连接，可能需要：

1. 减小 tcp_keepalive_time 和 tcp_keepalive_probes 以更快检测失效连接。
2. 增大 tcp_keepalive_intvl 以减少探测频率，降低网络开销。

通过合理配置 tcp_keepalive_probes，可以在快速发现失效连接和避免误判之间取得平衡，尤其适合需要长时间维持大量连接的服务器应用（如 Web 服务器、数据库连接池）。