单台机器和客户端的连接数量上限是多少？

Question

经常看到很多错误的言论：”由于单台机器和客户端的连接数量有限（比如小于 2^16=65536，xxxx“ 等等

为什么他们会觉得限制在于服务器的端口数量？这种言论在知乎等等平台上多的可怕。
理论上 server 的一个 port 就能同时连接上亿的 socket 连接吧！

socket 连接需要一个四元组: (server ip, server port, client ip, clinet port)，对于想 nginx 这样的服务器来说，前两者固定，后两者随意。

尤其是现在流行微服务，服务之间经常需要用 HTTP 相互调用，这个时候 65000 的限制可能会在高并发下称为瓶颈。

不考虑硬件瓶颈，比如什么内存不够

Answer 1

TCP 协议格式里，源端口和目的端口均占用2字节，假设一个主机只有1个IP地址。1个TCP连接由四元组(serverip, serverport, clientip, clientport)确定，分两种情况讨论：

1. 对一个服务端而言，它在服务器中只占用1个端口，也就是他监听的端口。不管来多少连接，serverip和serverport都是不变的，而 (clientip, clientport) 组合是每个连接都不一样的，因此理论上每个服务端可以容纳 \( 2^{(4+2)\times 8}\) 个连接。在linux系统中，连接数量还受到文件描述符数量限制。
2. 对于客户端而言，如果要创建多个连接，连接同一个服务端，serverip、serverport和clientip是固定的，而 clientport 是每个连接都不一样的。因此理论上每个主机最多可以创建 \( 2^{16} \) 个指向同一个服务端的TCP连接。在linux系统中，连接数量也受到文件描述符数量限制，还受到内核参数 =net.ipv4.ip_local_port_range= 的限制。

你提到的 nginx 是个 HTTP 反向代理软件，它作为服务端开放端口接收连接，同时作为客户端去连接上游。如果上游只有1个的话，它作为客户端的那一边很可能会受到 \( 2^{16} \) 的限制。

Answer 2

需要考虑到一个连接涉及几方面：

1. 一个连接需要一个结构去描述，这个结构本身是要占用内存的；
2. OS 需要维护这些结构，例如在 Linux 下连接也是文件，而系统允许的同时打开的文件描述符数量是有限制的；

更多的内容可以看看这个讨论.

Answer 3

“单台机器和客户端的连接数量有限"这句话本身应该是正确的，不过具体是多少，可能是不同的。

需要区分 连接数，和 单位时间服务客户端的数量（ 或者 处理并发请求能力 或 处理每秒请求数 ）这些个概念并不完全等同。
虽然二者有一定正相关性，但意义不同，也不是完全的正相关。这在性能压力测试中也能体现出来。

Answer 4

可以看一下这个链接