linux 的 TCP 连接数量最大不能超过 65535 个吗，那服务器是如何应对百万千万的并发的？_一口 Linux 的博客 - CSDN 博客_tcp 连接数多少正常

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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，经过三路握手后建立 tcp 连接。那么对单机，其最大[并发](https://so.csdn.net/so/search?q=%E5%B9%B6%E5%8F%91&spm=1001.2101.3001.7020) tcp 连接数是多少呢？

如何标识一个 TCP 连接
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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](https://so.csdn.net/so/search?q=%E5%85%83%E7%BB%84&spm=1001.2101.3001.7020)来唯一标识一个 TCP 连接：{localip, localport,remoteip,remoteport}。

client 最大 tcp 连接数
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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
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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
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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。
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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。

![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/b701ad5db9ca0e9a1f6acbc69732e6f0.png)

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
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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已实现进程在网络中通信。

![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/e90fa47b11c759f6755f58a3e58f8a2c.png)

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
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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。

![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/565e5a056fd970d3450db529fded4987.png)

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。
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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。

![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/a3eadf7acd2e18ae6beddf7be5a364af.png)

以上个人浅见，欢迎批评指正。

认同我的看法，请点个赞再走，感谢！

你这个提问中有一些逻辑的错误，我来一一给你解释一下。

![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/1fd491107a20d6029d400a87f416b415.png)

第一个错误的地方是，TCP 连接数量和 Linux 没有关系。不管是 Windows 还是 Linux，只要使用 TCP/IP，那么单个 IP 地址连接相同互联网服务的 TCP 连接数，就不会超过 65535 个，甚至在一般情况下，我们认为不会超过 4 万个（注意，这里指相同互联网服务，即相同目的地址和端口）。

这个原因是因为，TCP/IP 中，一个 TCP 连接，就要耗费源 IP 地址一个 TCP 端口，而 TCP 的端口数量也就是 65535 个，因为协议规定了 TCP 端口的长度也就是 16 位（二进制），所以换成十进制也就是 1~65535.

![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/b6294848acc7a3db9c34be99b57619ef.png)

这也就意味着，如果你的电脑要访问一个网站，那么你的电脑只能和这个网站建立 65535 个连接，一个连接消耗一个 TCP 端口。当然这是理想的情况，实际的情况是，有很多端口被一些知名的协议占据了，或者做了预留，例如 80 端口就属于 HTTP 的，所以一般认为能使用的端口就是 4 万个左右。

第二个错误是，TCP 的端口数量和服务器没有关系。因为这里所说的 4 万个 TCP 的端口，是指源端口，也就是你访问网站时使用的个人电脑使用的端口，而对于目的端口，也就是网站的端口，使用的 TCP 端口也就是相同的 23 端口。这个意思也就意味着，4 万个连接都连的是这个网站的 23 端口，换一个用户又可以用 4 万个连接连接服务器的 23 端口。

![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/aacf5bc58c419db9863b4d19577acb68.png)

所以我们可以粗略估算一下，如果是 100 万个并发连接，在 1 个用户 4 万个访问的情况下，也就是 25 个并发的用户。当然，实际使用时，你的 PC 机不会有 4 万个连接访问相同的网站，假设我们按照一个 PC 机 4 个连接访问网站计算，100 万个并发也就是 25 万个用户访问。

最后回答一下你的问题，服务器如何撑住百万千万个 TCP 连接呢？这个和服务器的资源有关。实际上单个服务器支持的 TCP 连接数的确是有限的，单个服务器所支持的 TCP 连接不可能到达理论值，服务连接一多，CPU 撑不住内存也顶不住，所以每个服务器都有规格限制，硬件性能越强，服务器支持的 TCP 连接数越大。

但是一个网站可以有多个服务器啊，可以有集群服务器啊，服务器的规模越大，支持的访问能力就越强，所以这个也不是问题。

![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/e03c6ef8b6e7b49cb091e18de1d191bb.png)

比如阿里巴巴是如何撑过双 11 的？阿里云在北上广深等很多地方都有服务器，而且每个地方的服务器都是弹性集群，这些服务器实时同步保障淘宝上的数据一致。所以双 11 访问淘宝时，有的访问的是北京的服务器，有的访问的是上海的服务器，这样通过分布式服务分布式的存储，网站可以应对的并发自然就很大了。

楼主所理解的 65535（端口数量）与连接数是一个东西，这个是错的。具体原因前面已经有不少同行小伙伴描述的非常清楚了，我就不再阐述了。

下面我具体来回答一下楼主的后半部分：服务器是如何支撑百万并发的。

下面阐述的观点是：**通过优化系统架构提升系统负载能力，即提高系统并发量。**

一、什么是高并发
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![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/d54162f0e9b7a1a4392d64a4d4c618fc.png)

高并发是互联网系统所面临的普通问题，也是系统架构时考虑的重要因素之一。

【**并发与负载**】是相对的两个词。

想实现高并发，就要提高系统负载能力。系统负载能力强了，自然可以处理高并发请求。

所以，实现高并发，本质就是提高系统的负载能力。

一般对于系统负载能力的评估参数有：响应时间 、吞吐量、每秒请求数 QPS、并发用户数。

*   响应时间：系统对请求做出响应的时间。例如系统处理一个 HTTP 请求需要 200ms，这个 200ms 就是系统的响应时间。
*   吞吐量：单位时间内处理的请求数量。
*   QPS：每秒响应请求数，与吞吐量概念类似。
*   并发用户数：同时使用系统功能的用户数量。

二、如何提高并发处理能力（并发数）
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需要说明的是：以下内容不考虑【带宽】和【硬件配置】这两个因素。

很显然，带宽高、硬件配置高，系统负载能力就强，能处理的并发用户数就多。

那么如何提高并发处理能力呢？

答案就是：**通过优化系统架构来提高并发处理能力。**

并且系统架构设计是一个复杂的过程，不仅涉及到技术层面，还包括业务层面。

三、通过业务拆分提高并发处理能力（微服务架构）
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![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/f72fbca66658b45bca89c32f176b68b3.png)

将一个系统拆分为多个子系统，每个子系统负责一个单独的服务，这就是常说的【服务治理】

拆分为多个子系统后，每个子系统（服务）独立运行，每个服务之间通过 REST/RPC 方式调用，用户也可以直接调用这些服务接口。

这种设计将大化小，这种架构也称为【微服务架构】。

举例：商城系统中，可拆分为【订单服务】【用户服务】【产品服务】等多个服务接口。

四、通过水平扩展提高并发处理能力
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这一块要分开来讲。

**1. 前端部分**

![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/18c6af9d8ae285cdff5c8f65194f27fa.png)

使用 nginx 反向代理软件提高并发处理量

nginx 进行水平扩展：DNS 轮询等

**2. 应用服务器部分**

![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/74a09e51132c5e3171bddb982c34745f.png)

java 中常见的应用服务器 tomcat 为例，它可以实现集群和负载均衡。集群配置成功后，相当于提供了一个 “服务器池”，如果想要再提高处理能力，只需要向“池” 中继续添加应用服务器即可。另外，集群也实现了系统高可用。

**3. 数据库层面**

常见的分库分表，读写分离都是解决数据库压力大的方法之一。

数据库瓶颈是系统在运行中最先碰到、最常碰到的问题之一。

经常见到的问题就是磁盘 IO 高，导致处理缓慢。

刚才所说方法都可以解决这一问题。

常见的分表原则有：按范围分，按哈希值分。

**4. 缓存层面**

![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/40d3ae768ef1cbe835b94ef1917809ed.png)

在系统中添加缓存是当前必选的方案。

添加缓存的主要目标是减少磁盘 IO。

可以缓存的内容很多，例如缓存页面内容 (HTML,CSS, 图片)，缓存应用服务器中数据对象等。

通过设计多级缓存，实现数据的快速获取、请求的快速响应。

在分布式架构中，还要注意分布式缓存的更新一致性问题。（不再详述）

五、最后
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其实很多系统的并发数都不到百万级，只有少量头部网站才会有，例如淘宝。

但我们之所以研究如何解决百万级并发架构，是从中学会和掌握【**系统架构演变过程】**。

系统架构设计的原则是：**适合的就是最好的**。不能刚开始架构就要满足百万级，因为这样设计会提高成本，造成资源浪费。

所以，我们要明白：**系统架构是演进的。**

题主有一个概念上的误解，错误的把 TCP 端口号的上限 65535 理解成了 TCP 连接数的上限，进而认为 Linux 无法实现超过 65,535 个的并发任务，实际上端口号数量和 TCP 连接数确实有关联，但并非一一对应的关系。

65,535 从哪来的，干啥的？
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![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/2704f5f18e929a2f0946eff90fc0c88d.png)

要解释好这个问题，就要先说清楚 65,535 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 65,536 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 65,535 个端口可用。因此，65,535 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？
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![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/1d3270cb9a71fad2b957c89fb216e21a.png)

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，就会生成的的 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
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（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间的本地端口给你用，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
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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 65,535 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。

![](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/4a6b661b78bdd91e7696eb64e27472e4.png)

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，65,535 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 65,535 的。