一个IP能建立的最大连接数是多少?

在探讨这个问题前,我们先假设一种经典的连接模型:
Client -> Load Balancer-> RealServer Pool

并且我们假设这里使用NAT模式的负载均衡,在这种模式下:

1.负载均衡器只留给客户端一个公网IP地址(VIP);
2.客户端发来的请求都被负载均衡器端截,然后通过调度算法转发到RealServer Pool里面的某台服务器;
3.这些RealServer都在一个私有网络里面,对外不可见;
4.负载均衡器转发请求到真实服务器(RealServer)的时候同时做了NAT,真实服务器看到的连接都是来自负载均衡器的(和真实服务器在一个私有网络的IP)。

首先,我们从Client Side(Client->Load Balancer)来分析:
这端的连接都由SourceIP:SoucePort->DesIP:DesPort唯一标识,所以对我们来说,能支持的连接数仅仅受限于负载均衡器的内存数(连接数可以是65000+),因为DesIP和DesPort都是已知的唯一的(比如IP:80).

然后再从Server Side(Load Balancer->RealServer)来分析:
这端的连接数刚好相反,每个连接都由负载均衡器的IP(这里称MIP:Mapped IP)和随机的端口进行标识。即: MIP:RandomPort -> RealServerIP:80
这样,因为负载均衡器的端口也受限于TCP/IP的最大端口数64k(65536)限制,因此最多只能建立64k的服务器连接(server connnections).

由于瓶颈很可能就出现在服务器端连接上,针对这种情况,各负载均衡器厂家是怎么解决的呢?
1. NetScaler
我们首先来看NetScaler的解决办法,NetScaler的解决办法很简单,增加MIP的个数,这样最大的服务器连接数将变成:
MaxServerConnections = 65536 * MIP数

2. F5
F5其实也使用了一样的办法,但是F5首先建立一个Source-NAT pool,然后在SNAT Pool里面加入多个IP地址。这样得到的最大连接数和NetScaler完全一样:
SA:SP -> DA:DP
10.1.1.1:1024 -> 10.1.1.100:80
10.1.1.2:1024 -> 10.1.1.100:80
PS: 这里10.1.1.1和10.1.1.2都在一个SNAT pool里面。

上述情况都是理论计算值,真实环境下的最大连接数还受限于各种因素:
1. 每个连接都要耗费一定的资源,比如CPU、MEM,所以,真实值往往很难达到理论值;
2. 根据协议的不同,能达到的最大连接数也不一样,比如HTTP/1.0连接的创建和关闭都非常快,而且浏览器对并发连接数有限制,所以,很难达到最大的理论值。HTTP/1.1支持流线技术,多个请求可以复用一个连接,这样就大大减少了并发连接数。FTP或者telnet连接都是长连接,很容易达到最大值;
3. 很多设备(比如NetScaler)在服务器端都支持连接池(连接复用),里面的连接都是长连接,一样实现了HTTP/1.1里面的流线技术,一个连接就可以处理多个客户端连接。这样除了减少连接资源,同时还减少了负载均衡器的其他资源开销,同时减低了内网的带宽;
4. 一些设备(比如NetScaler的TCP-OFFLOAD)支持TCP卸载,仅仅把已经建立的连接发到服务器端,而TCP的三次握手完全有负载均衡器接管,这样,服务器端的连接就成倍的减少。

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  1. 一个ip的最大连接数(TCP)只受限于其可用资源(CPU,RAM,network)多少,现在单机很容易实现百万连接