查看网络丢包
$ sudo tcpdump -i eth0 port 22 and "tcp[tcpflags] & (tcp-syn)
!= 0"
网络丢包的原因
防火墙拦截
查看iptables filter表,确认是否有相应规则会导致此丢包行为:
$ sudo iptables-save -t filter
连接跟踪表溢出
通过dmesg可以确认是否有该情况发生:
$ dmesg |grep nf_conntrack
如果输出值中有“nf_conntrack: table full, dropping packet”,说
明服务器nf_conntrack表已经被打满。
通过/proc文件系统查看nf_conntrack表实时状态:
# 查看nf_conntrack表最大连接数
$ cat /proc/sys/net/netfilter/nf_conntrack_max
65536
# 查看nf_conntrack表当前连接数
$ cat /proc/sys/net/netfilter/nf_conntrack_count
7611
如何解决
如果确认服务器因连接跟踪表溢出而开始丢包,首先需要查看具体连接判断是否正遭受DOS攻击,如果是正常的业务流量造成,可以考虑调整nf_conntrack的参数:
nf_conntrack_max决定连接跟踪表的大小,默认值是65535,可以根据系统内存大小计算一个合理值:CONNTRACK_MAX = RAMSIZE(in bytes)/16384/(ARCH/32),如32G内存可以设置1048576;
nf_conntrack_buckets决定存储conntrack条目的哈希表大小,默认值是nf_conntrack_max的1/4,延续这种计算方式:BUCKETS = CONNTRACK_MAX/4,如32G内存可以设置262144;
nf_conntrack_tcp_timeout_established决定ESTABLISHED状态连接的超时时间,默认值是5天,可以缩短到1小时,即3600。
修改连接数 :
$ sysctl -w net.netfilter.nf_conntrack_max=1048576
$ sysctl -w net.netfilter.nf_conntrack_buckets=262144
$ sysctl -w net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established=3600
Ring Buffer溢出
物理介质上的数据帧到达后首先由NIC(网络适配器)读取,写入设备内部缓冲区Ring Buffer中,再由中断处理程序触发Softirq从中消费,Ring Buffer的大小因网卡设备而异。当网络数据包到达(生产)的速率快于内核处理(消费)的速率时,Ring Buffer很快会被填满,新来的数据包将被丢弃。
如何确认
通过ethtool或/proc/net/dev可以查看因Ring Buffer满而丢弃的包统计
,在统计项中以fifo标识:
$ ethtool -S eth0|grep rx_fifo
rx_fifo_errors: 0
$ cat /proc/net/dev
可以看到服务器的接收方向的fifo丢包数并没有增加,这里自然也排除这个原因。
如何解决
如果发现服务器上某个网卡的fifo数持续增大,可以去确认CPU中断是否
分配均匀,也可以尝试增加Ring Buffer的大小,通过ethtool可以查看
网卡设备Ring Buffer最大值,修改Ring Buffer当前设置:
# 查看eth0网卡Ring Buffer最大值和当前设置
$ ethtool -g eth0
# 修改网卡eth0接收与发送硬件缓存区大小
$ ethtool -G eth0 rx 4096 tx 4096
netdev_max_backlog溢出
netdev_max_backlog是内核从NIC收到包后,交由协议栈(如IP、TCP)处理之前的缓冲队列。每个CPU核都有一个backlog队列,与Ring Buffer同理,当接收包的速率大于内核协议栈处理的速率时,CPU的backlog队列不断增长,当达到设定的netdev_max_backlog值时,数据包将被丢弃。
如何确认
通过查看/proc/net/softnet_stat可以确定是否发生了netdev backlog队列溢出:
$ cat /proc/net/softnet_stat
01a7b464 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
01d4d71f 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
0349e798 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
017e0826 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
其中:
每一行代表每个CPU核的状态统计,从CPU0依次往下;
每一列代表一个CPU核的各项统计:第一列代表中断处理程序收到的包总数;第二列即代表由于netdev_max_backlog队列溢出而被丢弃的包总数。
从上面的输出可以看出,这台服务器统计中,并没有因为netdev_max_backlog导致的丢包。
如何解决
netdev_max_backlog的默认值是1000,在高速链路上,可能会出现上述第二列统计不为0的情况,可以通过修改内核参数net.core.netdev_max_backlog来解决:
$ sysctl -w net.core.netdev_max_backlog=2000
反向路由过滤
反向路由过滤机制是Linux通过反向路由查询,检查收到的数据包源IP是否可路由(Loose mode)、是否最佳路由(Strict mode),如果没有通过验证,则丢弃数据包,设计的目的是防范IP地址欺骗攻击。rp_filter提供了三种模式供配置:
- 0 - 不验证
- 1 - RFC3704定义的严格模式:对每个收到的数据包,查询反向路由,如果数据包入口和反向路由出口不一致,则不通过
- 2 - RFC3704定义的松散模式:对每个收到的数据包,查询反向路由,如果任何接口都不可达,则不通过
如何确认
查看当前rp_filter策略配置:
$ cat /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/rp_filter
如果这里设置为1,就需要查看主机的网络环境和路由策略是否可能会导致客户端的入包无法通过反向路由验证了。
从原理来看这个机制工作在网络层,因此,如果客户端能够Ping通服务器,就能够排除这个因素了。
如何解决
根据实际网络环境将rp_filter设置为0或2:
$ sysctl -w net.ipv4.conf.all.rp_filter=2
或
$ sysctl -w net.ipv4.conf.eth0.rp_filter=2
半连接队列溢出
半连接队列指的是TCP传输中服务器收到SYN包但还未完成三次握手的连接队列,队列大小由内核参数tcp_max_syn_backlog定义。
当服务器保持的半连接数量达到tcp_max_syn_backlog后,内核将会丢弃新来的SYN包。
如何确认
通过dmesg可以确认是否有该情况发生:
$ dmesg | grep "TCP: drop open request from"
半连接队列的连接数量可以通过netstat统计SYN_RECV状态的连接得知
$ netstat -ant|grep SYN_RECV|wc -l
0
大多数情况下这个值应该是0或很小,因为半连接状态从第一次握手完成时进入,第三次握手完成后退出,正常的网络环境中这个过程发生很快,如果这个值较大,服务器极有可能受到了SYN Flood攻击。
如何解决
tcp_max_syn_backlog的默认值是256,通常推荐内存大于128MB的服务器可以将该值调高至1024,内存小于32MB的服务器调低到128,同样,该参数通过sysctl修改:
$ sysctl -w net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=1024
上述行为受到内核参数tcp_syncookies的影响,若启用syncookie机制,当半连接队列溢出时,并不会直接丢弃SYN包,而是回复带有syncookie的SYC+ACK包,设计的目的是防范SYN Flood造成正常请求服务不可用。
$ sysctl -w net.ipv4.tcp_syncookies=1
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
PAWS
PAWS全名Protect Againest Wrapped Sequence numbers,目的是解决在高带宽下,TCP序列号在一次会话中可能被重复使用而带来的问题。
TIME_WAIT状态的连接需要占用服务器内存资源维持,Linux内核提供了一个参数来控制TIME_WAIT状态的快速回收:tcp_tw_recycle,它的理论依据是:
如何确认
通过netstat可以得到因PAWS机制timestamp验证被丢弃的数据包统计:
$ netstat -s |grep -e "passive connections rejected because of time stamp" -e "packets rejects in established connections because of timestamp”
387158 passive connections rejected because of time stamp
825313 packets rejects in established connections because of timestamp
通过sysctl查看是否启用了tcp_tw_recycle及tcp_timestamp :
$ sysctl net.ipv4.tcp_tw_recycle
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
$ sysctl net.ipv4.tcp_timestamps
net.ipv4.tcp_timestamps = 1
这次问题正是因为服务器同时开启了tcp_tw_recycle和timestamps,而客户端正是使用NAT来访问服务器,造成启动时间相对较短的客户端得不到服务器的正常响应。
如何解决
如果服务器作为服务端提供服务,且明确客户端会通过NAT网络访问,或服务器之前有7层转发设备会替换客户端源IP时,是不应该开启tcp_tw_recycle的,而timestamps除了支持tcp_tw_recycle外还被其他机制依赖,推荐继续开启:
$ sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_recycle=0
$ sysctl -w net.ipv4.tcp_timestamps=1
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