針對win上的TCP連接方式，說句實在的，設置和優(yōu)化起來比linux麻煩多了，不過對于一些winserver上的服務器還是不得不去面對的一個問題，下面介紹下Windows系統(tǒng)下的TCP優(yōu)化參數。

TCP連接的狀態(tài)與關閉

1. TCP連接的狀態(tài)

首先介紹一下TCP連接建立與關閉過程中的狀態(tài)。TCP連接過程是狀態(tài)的轉換，促使狀態(tài)發(fā)生轉換的因素包括用戶調用、特定數據包以及超時等，具體狀態(tài)如下所示：

• CLOSED：初始狀態(tài)，表示沒有任何連接。
• LISTEN：Server端的某個Socket正在監(jiān)聽來自遠方的TCP端口的連接請求。
• SYN_SENT：發(fā)送連接請求后等待確認信息。當客戶端Socket進行Connect連接時，會首先發(fā)送SYN包，隨即進入SYN_SENT狀態(tài)，然后等待Server端發(fā)送三次握手中的第2個包。
• SYN_RECEIVED：收到一個連接請求后回送確認信息和對等的連接請求，然后等待確認信息。通常是建立TCP連接的三次握手過程中的一個中間狀態(tài)，表示Server端的Socket接收到來自Client的SYN包，并作出回應。
• ESTABLISHED：表示連接已經建立，可以進行數據傳輸。
• FIN_WAIT_1：主動關閉連接的一方等待對方返回ACK包。若Socket在ESTABLISHED狀態(tài)下主動關閉連接并向對方發(fā)送FIN包(表示己方不再有數據需要發(fā)送)，則進入FIN_WAIT_1狀態(tài)，等待對方返回ACK包，此后還能讀取數據，但不能發(fā)送數據。在正常情況下，無論對方處于何種狀態(tài)，都應該馬上返回ACK包，所以FIN_WAIT_1狀態(tài)一般很難見到。
• FIN_WAIT_2：主動關閉連接的一方收到對方返回的ACK包后，等待對方發(fā)送FIN包。處于FIN_WAIT_1狀態(tài)下的Socket收到了對方返回的ACK包后，便進入FIN_WAIT_2狀態(tài)。由于FIN_WAIT_2狀態(tài)下的Socket需要等待對方發(fā)送的FIN包，所有常常可以看到。若在FIN_WAIT_1狀態(tài)下收到對方發(fā)送的同時帶有FIN和ACK的包時，則直接進入TIME_WAIT狀態(tài)，無須經過FIN_WAIT_2狀態(tài)。
• TIME_WAIT：主動關閉連接的一方收到對方發(fā)送的FIN包后返回ACK包(表示對方也不再有數據需要發(fā)送，此后不能再讀取或發(fā)送數據)，然后等待足夠長的時間(2MSL)以確保對方接收到ACK包(考慮到丟失ACK包的可能和迷路重復數據包的影響)，最后回到CLOSED狀態(tài)，釋放網絡資源。
• CLOSE_WAIT：表示被動關閉連接的一方在等待關閉連接。當收到對方發(fā)送的FIN包后(表示對方不再有數據需要發(fā)送)，相應的返回ACK包，然后進入CLOSE_WAIT狀態(tài)。在該狀態(tài)下，若己方還有數據未發(fā)送，則可以繼續(xù)向對方進行發(fā)送，但不能再讀取數據，直到數據發(fā)送完畢。
• LAST_ACK：被動關閉連接的一方在CLOSE_WAIT狀態(tài)下完成數據的發(fā)送后便可向對方發(fā)送FIN包(表示己方不再有數據需要發(fā)送)，然后等待對方返回ACK包。收到ACK包后便回到CLOSED狀態(tài)，釋放網絡資源。
• CLOSING：比較罕見的例外狀態(tài)。正常情況下，發(fā)送FIN包后應該先收到(或同時收到)對方的ACK包，再收到對方的FIN包，而CLOSING狀態(tài)表示發(fā)送FIN包后并沒有收到對方的ACK包，卻已收到了對方的FIN包。有兩種情況可能導致這種狀態(tài)：其一，如果雙方幾乎在同時關閉連接，那么就可能出現雙方同時發(fā)送FIN包的情況;其二，如果ACK包丟失而對方的FIN包很快發(fā)出，也會出現FIN先于ACK到達。

TCP連接的狀態(tài)轉換如下圖所示

2. TCP連接的關閉方式

建立TCP連接需要三次握手，而關閉連接則需要四次握手，并且分為主動關閉和被動關閉。這是由于TCP連接是全雙工的，我關了你的連接，并不等于你關了我的連接，因此雙方都必須單獨進行關閉。當一方完成它的數據發(fā)送任務后可以發(fā)送FIN包來終止這個方向的連接，表明自己不再有數據需要發(fā)送;收到FIN包的那一方雖然不能再讀取數據，但仍能發(fā)送數據。以Client主動關閉連接為例：

• Client向Server發(fā)送FIN包，表示Client主動關閉連接，然后進入FIN_WAIT_1狀態(tài)，等待Server返回ACK包。此后Client不能再向Server發(fā)送數據，但能讀取數據。
• Server收到FIN包后向Client發(fā)送ACK包，然后進入CLOSE_WAIT狀態(tài)，此后Server不能再讀取數據，但可以繼續(xù)向Client發(fā)送數據。Client收到Server返回的ACK包后進入FIN_WAIT_2狀態(tài)，等待Server發(fā)送FIN包。
• Server完成數據的發(fā)送后，將FIN包發(fā)送給Client，然后進入LAST_ACK狀態(tài)，等待Client返回ACK包，此后Server既不能讀取數據，也不能發(fā)送數據。
• Client收到FIN包后向Server發(fā)送ACK包，然后進入TIME_WAIT狀態(tài)，接著等待足夠長的時間(2MSL)以確保Server接收到ACK包，最后回到CLOSED狀態(tài)，釋放網絡資源。Server收到Client返回的ACK包后便回到CLOSED狀態(tài)，釋放網絡資源。

3. 對Server與Client的影響

由上面我們可以知道TIME_WAIT狀態(tài)是一個比較難處理的問題，主動關閉連接的一方在發(fā)送最后一個ACK包后，無論對方是否收到都會進入TIME_WAIT狀態(tài)，等待2MSL的時間，然后才能釋放網絡資源。

對于Client而言，每個連接都需要占用一個端口，而系統(tǒng)允許的可用端口數不足65000個(這也是在TCP參數優(yōu)化后才能達到)。因此，如果Client發(fā)起過多的連接并主動關閉(假設沒有重用端口或者連接多個Server)，就會有大量的連接在關閉后處于TIME_WAIT狀態(tài)，等待2MSL的時間后才能釋放網絡資源(包括端口)，于是Client會由于缺少可用端口而無法新建連接。

對Server而言(特別是處理高并發(fā)短連接的Server)，Server端與Client建立的連接是使用同一個端口的，即監(jiān)聽的端口，它要使用哈希表記錄端口上的每個連接，并受到文件描述符的最大打開數的限制。所以，如果Server主動關閉連接，同樣會有大量的連接在關閉后處于TIME_WAIT狀態(tài)，等待2MSL的時間后才能釋放網絡資源

對于這種情況，有三種應對方式：

• 試圖讓Client主動關閉連接，由于每個Client的并發(fā)量都比較低，因而不會產生性能瓶頸。
• 優(yōu)化Server的系統(tǒng)TCP參數，使其網絡資源的最大值、消耗速度和恢復速度達到平衡。
• 改寫TCP協議，重新實現底層代碼，不過該方式難度很大，而且系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性可能受到影響。

Windows系統(tǒng)下的TCP參數優(yōu)化

通常會采用修改注冊表的方式改進Windows的系統(tǒng)參數。所有的優(yōu)化操作都通過修改注冊表實現，需要使用regedit命令進入注冊表并創(chuàng)建或修改參數，修改完成后需要重啟系統(tǒng)，以使之生效。以下使用的參數值均為10進制。

1. TCPWindowSize

TCPWindowSize的值表示TCP的窗口大小。TCP Receive Window(TCP數據接收緩沖)定義了發(fā)送端在沒有獲得接收端的確認信息的狀態(tài)下可以發(fā)送的最大字節(jié)數。此數值越大，返回的確認信息就越少，相應的在發(fā)送端和接收端之間的通信就越好。此數值較小時可以降低發(fā)送端在等待接收端返回確認信息時發(fā)生超時的可能性，但這將增加網絡流量，降低有效吞吐率。TCP在發(fā)送端和接收端之間動態(tài)調整一個最大段長度MSS(Maximum Segment Size)的整數倍。MSS在連接開始建立時確定，由于TCP Receive Window被調整為MSS的整數倍，在數據傳輸中完全長度的TCP數據段的比例增加，故而提高了網絡吞吐率。

缺省情況下，TCP將試圖根據MSS來優(yōu)化窗口大小，起始值為16KB，最大值為64KB。TCPWindowSize的最大值通常為65535字節(jié)(64KB)，以太網最大段長度為1460字節(jié)，低于64KB的1460的最大整數倍為62420字節(jié)，因而可以在注冊表中將TCPWindowSize設置為62420，作為高帶寬網絡中適用的性能優(yōu)化值。具體操作如下：

瀏覽至HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\TCPIP\Parameters注冊表子鍵，在Parameters子鍵下創(chuàng)建或修改名為TCPWindowSize的REG_DWORD值，該值的范圍是從0到65535，將該值設置為62420。

2. TCP1323Opts

為了更高效地利用高帶寬網絡，可以使用比上述TCP窗口大得多的TCP窗口大小，此特性是Windows 2000和Windows Server 2003中的新特性，稱為TCP Window Scaling，它將以前的65535字節(jié)(64KB)的限制提高到了1073741824字節(jié)(1GB)。在帶寬與延遲的乘積值很高的連接上(例如衛(wèi)星連接)，可能需要將窗口的大小增加到64KB以上。使用TCP Window Scaling，系統(tǒng)可以允許確認信息間更大數據量的傳輸，增加了網絡吞吐量及性能。發(fā)送端和接收端往返通信所需的時間被稱為回環(huán)時間(RTT)。TCP Window Scaling僅在TCP連接的雙方都開啟時才真正有效。TCP有一個時間戳選項，通過更加頻繁地計算來提高RTT值的估測值，此選項特別有助于估測更長距離的廣域網上連接的RTT值，并更加精確地調整TCP重發(fā)超時時間。時間戳在TCP報頭提供了兩個區(qū)域，一個記錄開始重發(fā)的時間，另一個記錄接收到的時間。時間戳對于TCP Window Scaling，即確認信息收到前的大數據包傳送特別有用，激活時間戳僅僅在每個數據包的頭部增加12字節(jié)，對網絡流量的影響微乎其微。數據完整性與數據吞吐率最大化哪個更為重要是個需要評估的問題。在某些環(huán)境中，例如視頻流傳輸，需要更大的TCP窗口，這是最重要的，而數據完整性排在第二位。在這種環(huán)境中，TCP Window Scaling可以不打開時間戳。當發(fā)送端和接收端均激活TCP Window Scaling和時間戳時，此特性才有效。不過，若在發(fā)包時加入了時間戳，經過NAT之后，如果前面相同的端口被使用過，且時間戳大于這個連接發(fā)出的SYN中的時間戳，就會導致服務器忽略該SYN，表現為用戶無法正常完成TCP的3次握手。初始時生成小的TCP窗口，之后窗口大小將按照內部算法增大。具體操作如下：

瀏覽至

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\TCPIP\Parameters注冊表子鍵，在Parameters子鍵下創(chuàng)建或修改名為TCP1323Opts的REG_DWORD值，

該值的具體含義為：

• 0(缺省值)表示禁用TCP Window Scaling和時間戳;
• 1表示只啟用TCP Window Scaling;
• 2表示只啟用時間戳;
• 3表示同時啟用TCP Window Scaling和時間戳。

TCP1323Opts設置為激活TCP Window Scaling后，可以將上文中的注冊表項TCPWindowSize的值增大，最大能達到1GB，為了達到最佳性能，這里的值最好設置成MSS的倍數，推薦值為256960字節(jié)。

3. TCP 控制塊表

對于每個TCP連接，控制變量保存在一個稱為TCP控制塊(TCB)的內存塊中。TCB表的大小由注冊表項MaxHashTableSize控制。在活動連接很多的系統(tǒng)中，設定一個較大的表可以降低系統(tǒng)定位TCB表的時間。在TCB表上分區(qū)可以降低對表的訪問的爭奪。增加分區(qū)的數量，TCP的性能會得到優(yōu)化，特別是在多處理器的系統(tǒng)上。注冊表項NumTcbTablePartitions控制分區(qū)的數量，默認是處理器個數的平方。TCB通常預置在內存中，以防止TCP反復連接和斷開時，TCB反復重新定位浪費時間，這種緩沖的方式促進了內存管理，但同時也限制了同一時刻允許的TCP連接數量。注冊表項MaxFreeTcbs決定了處于空閑等待狀態(tài)的TCB重新可用之前的連接數量，在NT架構中常設置成高于默認值，以確保有足夠的預置的TCB。從Windows 2000開始添加了一個新特性，降低超出預置TCB運行的可能性。如果處于等待狀態(tài)的連接多于MaxFreeTWTcbs中的設置，所有等待時間超過60秒的連接將被強制關閉，以后再次啟用。此特性合并到Windows 2000 Server和Windows Server 2003后，MaxFreeTcbs將不再用于優(yōu)化性能。具體操作：

瀏覽至

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\TCPIP\Parameters注冊表子鍵，在Parameters子鍵下創(chuàng)建或修改名為MaxHashTableSize的REG_DWORD值，該值的范圍是從1到65536，并且必須為2的N次方，缺省值為512，建議設為8192。然后在Parameters子鍵下創(chuàng)建或修改名為NumTcbTablePartitions的REG_DWORD值，該值的范圍是從1到65536，并且必須為2的N次方，缺省值為處理器個數的平方，建議設為處理器核心數的4倍。

4. TcpTimedWaitDelay

TcpTimedWaitDelay的值表示系統(tǒng)釋放已關閉的TCP連接并復用其資源之前，必須等待的時間。這段時間間隔就是以前的Blog中提到的TIME_WAIT狀態(tài)(2MSL，數據包最長生命周期的兩倍狀態(tài))。如果系統(tǒng)顯示大量連接處于TIME_WAIT狀態(tài)，則會導致并發(fā)量與吞吐量的嚴重下降，通過減小該項的值，系統(tǒng)可以更快地釋放已關閉的連接，從而為新連接提供更多的資源，特別是對于高并發(fā)短連接的Server具有積極的意義。

該項的缺省值是240，即等待4分鐘后釋放資源;系統(tǒng)支持的最小值為30，即等待時間為30秒。具體操作：

瀏覽至

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\TCPIP\Parameters注冊表子鍵，在Parameters子鍵下創(chuàng)建或修改名為TcpTimedWaitDelay的REG_DWORD值，該值的范圍是從0到300，建議將該值設置為30。

5. MaxUserPort

MaxUserPort的值表示當應用程序向系統(tǒng)請求可用的端口時，TCP/IP可分配的最大端口號。如果系統(tǒng)顯示建立連接時出現異常，那么有可能是由于匿名(臨時)端口數不夠導致的，特別是當系統(tǒng)打開大量端口來與Web service、數據庫或其他遠程資源建立連接時。

該項的缺省值是十進制的5000，這也是系統(tǒng)允許的最小值。Windows默認為匿名(臨時)端口保留的端口號范圍是從1024到5000。為了獲得更高的并發(fā)量，建議將該值至少設為32768以上，甚至設為理論最大值65534，特別是對于模擬高并發(fā)測試環(huán)境的Client具有積極的意義。具體操作：

瀏覽至

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\TCPIP\Parameters注冊表子鍵，在Parameters子鍵下創(chuàng)建或修改名為MaxUserPort的REG_DWORD值，該值的范圍是從5000到65534，缺省值為5000，建議將該值設置為65534。

6. 動態(tài)儲備

動態(tài)儲備的值使系統(tǒng)能自動調整其配置，以接受大量突發(fā)的連接請求。如果同時接收到大量連接請求，超出了系統(tǒng)的處理能力，那么動態(tài)儲備就會自動增大系統(tǒng)支持的暫掛連接的數量(即Client已請求而Server尚未處理的等待連接數，TCP連接的總數包括已連接數與等待連接數)，從而可減少連接失敗的數量。系統(tǒng)的處理能力和支持的暫掛連接的數量不足時，Client的連接請求將直接被拒絕。

缺省情況下，Windows 不啟用動態(tài)儲備，可以通過以下操作進行開啟和設置：

瀏覽至HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\AFD\Parameters注冊表子鍵，在Parameters子鍵下創(chuàng)建或修改下列名稱的REG_DWORD值。

• EnableDynamicBacklog，值為1，表示開啟動態(tài)儲備。
• MinimumDynamicBacklog，值為128，表示支持的最小暫掛連接的數量為128。
• MaximumDynamicBacklog，值為2048，表示支持的最大暫掛連接的數量為2048。對于高并發(fā)短連接的Server，建議最大值設為1024及以上。
• DynamicBacklogGrowthDelta，值為128，表示支持的暫掛連接的數量的增量為128，即數量不足時自增長128，直到達到設定的最大值，如2048。

7. KeepAliveTime

KeepAliveTime的值控制系統(tǒng)嘗試驗證空閑連接是否仍然完好的頻率。如果該連接在一段時間內沒有活動，那么系統(tǒng)會發(fā)送保持連接的信號，如果網絡正常并且接收方是活動的，它就會響應。如果需要對丟失接收方的情況敏感，也就是說需要更快地發(fā)現是否丟失了接收方，請考慮減小該值。而如果長期不活動的空閑連接的出現次數較多，但丟失接收方的情況出現較少，那么可能需要增大該值以減少開銷。

缺省情況下，如果空閑連接在7200000毫秒(2小時)內沒有活動，系統(tǒng)就會發(fā)送保持連接的消息。 通常建議把該值設為1800000毫秒，從而丟失的連接會在30分鐘內被檢測到。具體操作：

瀏覽至

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\TCPIP\Parameters注冊表子鍵，在Parameters子鍵下創(chuàng)建或修改名為KeepAliveTime的REG_DWORD值，為該值設置適當的毫秒數。

8. KeepAliveInterval

KeepAliveInterval的值表示未收到另一方對“保持連接”信號的響應時，系統(tǒng)重復發(fā)送“保持連接”信號的頻率。在無任何響應的情況下，連續(xù)發(fā)送“保持連接”信號的次數超過TcpMaxDataRetransmissions(下文將介紹)的值時，將放棄該連接。如果網絡環(huán)境較差，允許較長的響應時間，則考慮增大該值以減少開銷;如果需要盡快驗證是否已丟失接收方，則考慮減小該值或TcpMaxDataRetransmissions值。

缺省情況下，在未收到響應而重新發(fā)送“保持連接”的信號之前，系統(tǒng)會等待1000毫秒(1秒)，可以根據具體需求修改，具體操作：

瀏覽至

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\TCPIP\Parameters注冊表子鍵，在Parameters子鍵下創(chuàng)建或修改名為KeepAliveInterval的REG_DWORD值，為該值設置適當的毫秒數。

9. TcpMaxDataRetransmissions

TcpMaxDataRetransmissions的值表示TCP數據重發(fā)，系統(tǒng)在現有連接上對無應答的數據段進行重發(fā)的次數。如果網絡環(huán)境很差，可能需要提高該值以保持有效的通信，確保接收方收到數據;如果網絡環(huán)境很好，或者通常是由于丟失接收方而導致數據的丟失，那么可以減小該值以減少驗證接收方是否丟失所花費的時間和開銷。

缺省情況下，系統(tǒng)會重新發(fā)送未返回應答的數據段5次，可以根據具體需求修改，具體操作：

瀏覽至

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\TCPIP\Parameters注冊表子鍵，在Parameters子鍵下創(chuàng)建或修改名為TcpMaxDataRetransmissions的REG_DWORD值，該值的范圍是從0到4294967295，缺省值為5，根據實際情況進行設置。

10. TcpMaxConnectRetransmisstions

TcpMaxConnectRetransmisstions的值表示TCP連接重發(fā)，TCP退出前重發(fā)非確認連接請求(SYN)的次數。對于每次嘗試，重發(fā)超時是成功重發(fā)的兩倍。在Windows Server 2003中默認超時次數是2，默認超時時間為3秒(在注冊表項TCPInitialRTT中)。速度較慢的WAN連接中超時時間可相應增加，不同環(huán)境中可能會有不同的最優(yōu)化設置，需要在實際環(huán)境中測試確定。超時時間不要設置太大否則將不會發(fā)生網絡連接超時時間。具體操作：

瀏覽至

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\TCPIP\Parameters注冊表子鍵，在Parameters子鍵下創(chuàng)建或修改名為TcpMaxConnectRetransmisstions的REG_DWORD值，該值的范圍是從0到255，缺省值為2，根據實際情況進行設置。然后在Parameters子鍵下創(chuàng)建或修改名為TCPInitialRTT的REG_DWORD值，同樣根據實際情況進行設置。

11. TcpAckFrequency

TcpAckFrequency的值表示系統(tǒng)發(fā)送應答消息的頻率。如果值為2，那么系統(tǒng)將在接收到2個分段之后發(fā)送應答，或是在接收到1個分段但在200毫秒內沒有接收到任何其他分段的情況下發(fā)送應答;如果值為3，那么系統(tǒng)將在接收到3個分段之后發(fā)送應答，或是在接收到1個或2個分段但在200毫秒內沒有接收到任何其他分段的情況下發(fā)送應答，以此類推。如果要通過消除應答延遲來縮短響應時間，那么建議將該值設為1。在此情況下，系統(tǒng)會立即發(fā)送對每個分段的應答;如果連接主要用于傳輸大量數據，而200毫秒的延遲并不重要，那么可以減小該值以降低應答的開銷。

缺省情況下，系統(tǒng)將該值設為2，即每隔一個分段應答一次。該值的有效范圍是0到255，其中0表示使用缺省值2，可以根據具體需求修改，具體操作：

瀏覽至

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\TCPIP\Parameters\Interfaces\\xx(xx由網絡適配器決定)注冊表子鍵，在xx子鍵下創(chuàng)建或修改名為TcpAckFrequency的REG_DWORD值，該值的范圍是從1到13，缺省值為2，根據希望每發(fā)送幾個分段返回一個應答而設置該值，建議百兆網絡設為5，千兆網絡設為13。