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

net.ipv4.tcp_keepalive_time 是 Linux 内核中的一个 TCP 参数，用于控制TCP 连接在空闲多长时间后发送保活探测包（Keep-Alive Probes）。以下是对该参数的详细解析：

1. TCP Keep-Alive 机制概述

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（双方没有数据传输）超过 tcp_keepalive_time 指定的时间后，TCP 会自动发送保活探测包：

• 探测包：特殊的 TCP 段，不携带数据，仅包含序列号（Sequence Number）。
• 作用 ：
  • 检测对端是否仍在线（若收到 ACK 响应，则连接正常）。
  • 发现网络中断或对端崩溃（若多次探测无响应，则关闭连接）。

2. 参数作用

net.ipv4.tcp_keepalive_time 定义了TCP 连接在空闲多久后开始发送保活探测包 ，单位为秒。默认值通常为 7200 秒（2 小时），但在实际应用中可能需要根据场景调整。

3. 参数取值与影响

• 默认值：7200 秒（2 小时）。
• 减小该值 （如 300 秒，即 5 分钟）：
  • 优点：更快发现断开的连接，释放系统资源；适合需要快速感知连接状态的场景（如实时应用）。
  • 缺点：增加网络流量和 CPU 开销（频繁发送探测包）。
• 增大该值 （如 14400 秒，即 4 小时）：
  • 优点：减少网络流量和系统开销；适合稳定且低延迟敏感的长连接（如数据库连接）。
  • 缺点：连接断开后，应用可能长时间无法感知（例如服务器崩溃后，客户端需等待 4 小时才发现）。

4. 使用场景与建议

• 适合减小 tcp_keepalive_time 的场景：

  • 高可用性系统（如微服务架构）：快速发现故障节点，触发自动重试或负载均衡。
  • 移动网络或不稳定网络：频繁检测连接状态，避免僵尸连接。
  • 安全敏感场景：及时关闭异常断开的连接，减少安全风险。

• 适合增大 tcp_keepalive_time 的场景：

  • 稳定网络环境（如数据中心内部）：减少不必要的探测开销。
  • 长连接应用（如数据库连接池、SSH 会话）：避免频繁探测干扰业务流量。

5. 相关参数

与 TCP Keep-Alive 相关的其他重要参数：

• net.ipv4.tcp_keepalive_intvl：两次保活探测包之间的间隔时间（默认 75 秒）。
• net.ipv4.tcp_keepalive_probes：在认定连接失效前，最多发送多少个保活探测包（默认 9 次）。
• net.ipv4.tcp_retries2：TCP 重传次数上限（影响连接断开的判断逻辑）。

6. 如何配置该参数

临时生效（重启后失效）：

# 设置 Keep-Alive 探测前的空闲时间为 300 秒（5 分钟）
sudo sysctl -w net.ipv4.tcp_keepalive_time=300

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_time = 300

# 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 = 5     # 5 次探测无响应则断开

• 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 = 3     # 减少探测次数

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，可能需要调整 Keep-Alive 参数。

通过合理配置 tcp_keepalive_time，可以平衡连接稳定性与系统资源消耗，尤其适合需要长时间维持大量连接的服务器应用。