工作的原因，同事在单条流的性能测试中出现性能值低的问题，最后的问题点确认为缓存设置不合理。为什么要设置缓存？如何设置缓存？

缓存和带宽时延积

读缓存的上限应该由TCP接收窗口的最大值确定，过大或过小的接收窗口(通告窗口)，都会造成网络问题。发送端可以发送的一窗数据大小，由拥塞窗口(cwmd)和通告窗口的最小值决定，如果接收窗口过小，将使发送端发送速度缓慢，即使再理想的带宽和网络状况，也无法增加连接的吞吐。而如果接收窗口设置过大(试想节假日的高速公路上车辆无限制的涌入的情形)，超过了网络所能承载的上限，将造成网络网络的拥塞和丢包，最后通过发送端的拥塞控制，将连接流量控制在一个合理范围内。

linux协议栈默认的缓存大小设置可以应对普遍情况，但在特殊环境下，例如希望在一条延迟很大的连接上跑出线速，缓存可能就需要被修改。先说一下BDP的概念，出自百度百科，带宽时延积是一种网络性能指标。在数据通信中，带宽时延乘积指的是一个数据链路的能力(每秒比特)与来回通信延迟(单位秒)的乘积。带宽时延积很大的一条连接，称为“长肥管道”。对于一个时延10ms、带宽万兆的网络环境，那么BDP = 10000Mb / 8 * 0.01 = 12.5MB，那么读缓存的理论值为 12.5MB(不考虑tcp_adv_win_scale)

TCP缓存设置

net.core.rmem_default：全协议默认接收缓存大小，对于tcp而言，会被tcp_rmem[1]覆盖；

net.core.wmem_default：全协议默认发送缓存大小，对于tcp而言，会被tcp_wmem[1]覆盖；

net.core.rmem_max：全协议接收缓存最大值；

net.core.wmem_max：全协议发送缓存最大值。

在不使用SO_SNDBUF、SO_RCVBUF套接字选项情况下，系统将使用上面的默认缓存大小，对于tcp而言，默认的缓存大小会被tcp_rmem[1]和tcp_wmem[1]覆盖。

sk->sk_sndbuf = sysctl_tcp_wmem[1];

sk->sk_rcvbuf = sysctl_tcp_rmem[1];

通过套接字选项修改缓存大小的行为如下：

val = min_t(u32, val, sysctl_rmem_max);

sk->sk_rcvbuf = max_t(u32, val * 2, SOCK_MIN_RCVBUF);

可以看到，如果缓存设置大于rmem_max，则缓存被修改为rmem_max；如果缓存设置小于SOCK_MIN_RCVBUF，缓存被修改为SOCK_MIN_RCVBUF(2KB)。另外，我们所设置的缓存值被乘以2后设置，这里猜想可能是因为这个缓存值并不完全用于缓存，它需要包含了数据结构大小。

TCP缓存自调节

linux通过net.ipv4.tcp_moderate_rcvbuf使能缓存自调节功能，当系统tcp内存使用少的情况下，为连接分配更大的缓存，而当系统tcp内存使用多的情况下，减少连接缓存的分配大小。

tcp_mem：

tcp_mem[3]被用来追踪TCP的内存使用情况，需要注意这里的单位是页大小而不是字节，它们的默认值在系统启动时根据总的可用内存大小来计算。

tcp_mem[0]：当TCP分配的总内存大小小于该值时，TCP并不控制它的内存分配；

tcp_mem[1]：当TCP使用的总内存大小超过该值时，TCP进入压力状态，并开始减缓它的内存消耗。一旦TCP使用的总内存低于tcp_mem[0]，将退出压力状态；

tcp_mem[2]：TCP使用内存的最大值，当其使用的总内存超过该值时，TCP的所有缓存分配都将失败。

tcp_rmem：

tcp_rmem[3]被用来控制TCP接受缓存大小，TCP根据系统的内存使用状况和tcp_rmem配置，动态的调整接收缓存大小。

tcp_rmem[0]：缺省值为页大小，当TCP内存使用处于压力状态时，低于该值的读缓存分配都会成功。当使用SO_RCVBUF对socket缓存大小进行设置后，tcp_rmem对读缓存的限制不再生效；

tcp_rmem[1]：TCP接收缓存的缺省大小，该值将覆盖net.core.rmem_default对所有协议设置的接收缓存默认值。如果期望更大的接收缓存，可以增大该值；

tcp_rmem[2]：TCP套接字接收缓存最大值，该值将不会覆盖全局的net.core.rmem_max，该值不会限制SO_RCVBUF对接收缓存大小的设置。

tcp_wmem：基本与tcp_rmem一致。

总结如下：

1.当TCP内存使用低于tcp_mem[0]，不超过连接缓存上限的内存分配都会成功；

2.当TCP内存使用高于tcp_mem[2]，连接缓存的分配都会失败；

3.当TCP内存使用高于tcp_mem[0]且低于tcp_mem[2]时，系统可能处于压力状态也可能处于非压力状态，压力状态下连接缓存上限减少，非压力状态下连接缓存上限增加，但保证低于tcp_rmem[0]或tcp_wmem[0]的缓存成功。