# case
如果您在Google Cloud Platform (GCP) 的Cloud NAT中遇到了`allocation_status: DROPPED`错误，这表明云端的某些资源被释放或者某些配置可能存在问题。这种状态通常意味着Cloud NAT无法为一个或多个虚拟机（VM）实例分配外部IP地址。

可能的原因包括：

1. **配额超限**：您的GCP项目中可能已经达到了配额限制，比如区域的外部IP地址配额。
2. **NAT IP地址资源不足**：配置的NAT网关没有足够的外部IP地址来满足所有要求NAT的内部IP地址。
3. **VM实例配置问题**：VM实例可能没有被正确配置为通过Cloud NAT访问互联网。
4. **云资源有变动**：比如已经删除了某些IP地址，或者并没有足够的IP地址与其他服务共享。
5. **网络配置问题**：可能存在防火墙规则或路由问题影响到NAT的功能。

为了查看您的Cloud NAT的资源定义和进一步诊断问题，您可以采取以下措施：

1. **Google Cloud Console**:
   - 登录到Google Cloud Console。
   - 导航到“VPC网络”>“NAT”。
   - 在NAT列表中，选择有问题的NAT。
   - 查看NAT的详细信息，包括分配状态和任何相关的警告或错误。

2. **gcloud命令行工具**:
   如果您更偏好使用命令行，可以运行以下命令来检查Cloud NAT的详细信息：

   ```sh
   gcloud compute routers nats describe [NAT_NAME] --router=[ROUTER_NAME] --region=[REGION]
   ```

   替换`[NAT_NAME]`、`[ROUTER_NAME]`和`[REGION]`为您的NAT的名称、路由器名称和地区。

3. **检查配额**:
   查看您的GCP项目配额，确保没有超出云资源的限制。

   访问“IAM & 管理”>“配额”以查看有关配额的信息。

4. **审核日志**:
   审核Cloud Logging中的相关日志以发现可能的错误或警告。

您应该首先查找任何与Cloud NAT配置有关的错误消息或警告，并根据提示进行相应的调整。如果找不到明显的问题，考虑逐步检查云环境中与NAT相关的各部分设置，例如防火墙规则、路由表和外部IP地址的配置。



要使用 `gcloud` 命令行工具检查Cloud NAT的详细信息，您需要知道您想要查询的Cloud NAT的名称，它所属的路由器名称，以及路由器所在的区域（Region）。下面是一个具体的命令示例和步骤：

1. 打开您的命令行界面。
2. 确保 `gcloud` 命令行工具已经安装，并已经通过 `gcloud auth login` 命令登录您的Google Cloud账户。
3. 执行下面的 `gcloud` 命令来检查Cloud NAT的详细信息：

```sh
gcloud compute routers nats describe [NAT_NAME] \
  --router=[ROUTER_NAME] \
  --region=[REGION]
```

- `[NAT_NAME]` 替换为您的NAT的名称。
- `[ROUTER_NAME]` 替换为您的路由器的名称。
- `[REGION]` 替换为NAT所在的地域。

例如：

```sh
gcloud compute routers nats describe my-nat \
  --router=my-router \
  --region=us-central1
```

这个命令将显示指定的Cloud NAT的配置和状态信息。为了成功执行这个命令，你需要有足够的权限来访问这条信息。

如果您不确定NAT的名称或路由器的名称，您可以先列出所有的路由器，然后列出特定路由器的NAT，使用的命令分别如下：

```sh
# 列出指定区域中的所有路由器
gcloud compute routers list --region [REGION]

# 列出特定路由器的所有NAT配置
gcloud compute routers nats list --router=[ROUTER_NAME] --region=[REGION]
```

打开相应的信息后，您可以根据配置和任何错误消息或警告信息进行故障排除。


`minimum ports per vm instance` 是Cloud NAT中的一个配置选项，它指定了每个虚拟机实例至少需要预留的端口数量。在NAT网关上，每个连接从一个内部（私有）IP地址到一个外部（公共）IP地址需要一个唯一的端口号来标识，以便正确地路由回复流量。

以下是几个关键点用来理解这个配置：

- **NAT端口限制**：NAT网关使用端口地址转换（PAT，Port Address Translation）来使多个设备共享一个或多个外部IP地址。每个连接需要一个唯一的源端口号，如果端口号用完，新的出站连接将无法建立，直到之前的连接释放它们占用的端口。

- **端口耗尽情况**：当所有可用端口都在使用中时，端口耗尽就发生了。如果`minimum ports per vm instance`设置得太低，可能导致高流量负载下的虚拟机无法建立新连接。

- **保证的最小值**：设置`minimum ports per vm instance`可以确保，即使在高流量条件下，每个实例都有足够数量的端口可用来处理出站连接。

- **默认值**：Cloud NAT有一个默认的最小端口数（通常是64个），但可以根据需要进行调整。为了平衡端口的有效使用和避免资源浪费，应根据实际流量需求估计合适的最小端口数。

例如，如果您设置了64个端口作为每个VM实例的最小值，Cloud NAT将为这个实例分配64个唯一的端口，即便是在这个实例正在使用的端口数量少于64个的时候。这保证了该VM实例可以随时处理至少64个并发出站连接。

总而言之，给每个VM实例设置适当数量的最小端口数是管理NAT网关性能和避免端口耗尽问题的一个重要方面。该配置取决于您所运行的应用和预期的流量模型。


确定适当的 `minimum ports per vm instance` 数量以满足高流量负载需求要考虑几个因素：

1. **流量模式**：
   - 根据您的应用的特性，了解流量是持续的还是有高峰。如果有明显的高峰时段，您可能需要更多的端口来处理高峰期的并发连接。

2. **每个连接的持续时间**：
   - 考虑您的应用通常打开连接的时间长度。长期持续的连接会占用端口更长时间，因此您可能需要更多的端口来支撑新的出站连接。

3. **并发连接**：
   - 估计每个VM可能同时发起的最大出站连接数量。您的应用可以同时打开多少TCP/UDP会话？

4. **应用类型**：
   - 网络密集型应用，如代理服务器、缓存服务器或大规模并行处理应用，可能需要比标准应用或数据库服务器更多的端口。

5. **历史数据和指标监控**：
   - 查看历史指标和日志分析，了解在高流量期间实例的端口使用情况。利用GCP提供的Monitoring工具来监控NAT网关的指标。

6. **预留额外的容量**：
   - 避免端口完全耗尽，适当预留一些额外容量，以便在意外情况下能够有足够的端口可用。

7. **实际测试**：
   - 在高流量负载下进行实际压力测试，观察端口消耗情况，然后按需调整`minimum ports per vm instance`的值。

默认情况下，如果您不设置`minimum ports per vm instance`，Cloud NAT将分配一个随机的数量，通常每个VM至少有64个端口。如果您确定需要更多，可以通过执行以下命令来增加该值：

```sh
gcloud compute routers nats update [NAT_NAME] \
  --router=[ROUTER_NAME] \
  --region=[REGION] \
  --min-ports-per-vm=[PORTS_NUMBER]
```

- `[NAT_NAME]` - 您的NAT的名称。
- `[ROUTER_NAME]` - 您的路由器的名称。
- `[REGION]` - NAT所在的地域。
- `[PORTS_NUMBER]` - 您希望设置的每个实例的最小端口数。

例如，将每个VM实例的最小端口数增加到128：

```sh
gcloud compute routers nats update my-nat \
  --router=my-router \
  --region=us-central1 \
  --min-ports-per-vm=128
```

通过这种方式，您可以根据实际的业务需求和预测，找到合适的平衡点，确保Cloud NAT在高流量负载下能够有效地工作。



您的GCP工程中的Cloud NAT出现`allocation_status DROPPED`错误，表示NAT网关无法为新的连接分配端口。这可能是由于以下原因造成的：

**1. 端口耗尽**

这是最常见的原因。Cloud NAT网关默认情况下为每个实例分配64个端口。如果您的实例需要更多端口，则可能会出现端口耗尽的情况。

**2. 动态端口分配延迟**

如果您启用了动态端口分配，Cloud NAT网关会在实例接近耗尽端口时自动增加分配的端口数。但是，此过程可能需要一些时间，在此期间可能会出现端口丢失。

**3. 其他原因**

其他可能导致端口丢失的原因包括：

* NAT网关配置错误
* 网络问题
* 软件错误

**如何查看您的Cloud NAT的资源定义**

您可以使用以下方法查看您的Cloud NAT的资源定义：

* **使用Cloud Console**

1. 登录Cloud Console。
2. 点击“网络服务”>“Cloud NAT”。
3. 点击要查看的NAT网关。
4. 点击“资源”选项卡。

* **使用gcloud命令行工具**

```
gcloud compute nat-gateways describe NAT_GATEWAY_NAME
```

**如何解决`allocation_status DROPPED`错误**

您可以尝试以下方法解决`allocation_status DROPPED`错误：

* **增加端口数**

您可以通过以下方式增加端口数：

* 在创建NAT网关时，指定更高的端口数。
* 编辑现有NAT网关，增加分配的端口数。

* **启用动态端口分配**

您可以启用动态端口分配，让Cloud NAT网关根据需要自动增加端口数。

* **解决其他问题**

如果您确定端口耗尽不是导致端口丢失的原因，则需要调查其他可能的原因。您可以查看Cloud NAT的日志和指标，以获取更多信息。

以下是一些可能对您有所帮助的资源：

* Cloud NAT文档: [https://cloud.google.com/nat/docs/](https://cloud.google.com/nat/docs/)
* Cloud NAT常见问题: <移除了无效网址>
* Cloud NAT支持: [https://cloud.google.com/support](https://cloud.google.com/support)

# other 

GCP的Cloud NAT（Network Address Translation）是一种托管的网络地址转换服务，它允许您在私有Google Cloud Virtual Private Cloud（VPC）网络和公共互联网之间进行通信，而无需公开外部IP地址。

其工作原理如下：

私有实例通信：在私有VPC网络中，您的虚拟机实例通常没有公共IP地址，而是使用内部IP地址。这些实例可能需要访问公共互联网上的服务或资源。

NAT网关：Cloud NAT服务通过创建一个或多个NAT网关来实现。这些网关负责在私有实例和公共互联网之间进行地址转换。

Egress规则：您可以配置VPC网络的出站（egress）流量路由到Cloud NAT网关。当私有实例尝试访问公共互联网时，出站流量会被路由到Cloud NAT网关。

IP地址转换：Cloud NAT网关会将私有实例的内部IP地址转换为公共IP地址，并在其与公共互联网之间进行通信。

出站连接：一旦流量通过Cloud NAT网关转换并抵达公共互联网，它会使用Cloud NAT网关的IP地址作为源IP地址，而不是私有实例的内部IP地址。


`min-ports-per-vm`是Cloud NAT配置中的一个参数，用于设置每个VM实例的最小端口数量。这个参数指定了每个VM实例可以使用的最小端口范围，以确保足够的端口可用于出站连接。默认情况下，这个值为64。

当VM实例向外部目标发送多个连接时，每个连接都会占用一个端口。如果配置的`min-ports-per-vm`值太低，可能会导致端口用尽，从而影响出站连接的正常进行。因此，您可以根据需求调整这个参数，以确保每个VM实例都有足够的端口可用。

通常情况下，除非您有特定的性能需求或者出站连接量非常大，否则不需要修改这个参数。如果您需要更多的端口供出站连接使用，可以考虑增加`min-ports-per-vm`的值。



## iptables NAT代理客户端数量及性能优化

**iptables NAT代理客户端数量**

iptables NAT代理理论上可以代理无限数量的客户端，但实际数量受限于以下因素：

* **硬件资源**：主机的CPU、内存、网络带宽等资源都会影响iptables NAT代理的性能和最大连接数。
* **iptables配置**：iptables规则的复杂程度也会影响性能。
* **网络环境**：网络延迟、丢包率等因素也会影响性能。

**CPU占用**

iptables NAT代理会占用主机的CPU资源，具体占用情况取决于以下因素：

* **代理客户端数量**：客户端数量越多，CPU占用越高。
* **网络流量**：网络流量越大，CPU占用越高。
* **iptables规则**：iptables规则越复杂，CPU占用越高。

**提高单台iptables主机的代理客户端数量**

* **优化iptables规则**：尽量减少iptables规则的数量和复杂度。
* **使用硬件加速**：如果支持，可以使用硬件加速来提升NAT性能。
* **升级硬件**：提升主机的CPU、内存、网络带宽等硬件资源可以提升NAT性能。

**CentOS 8优化建议**

* **使用netfilter-nfqueue模块**：该模块可以将iptables NAT操作卸载到内核空间，从而提高性能。
* **使用ipset**：ipset可以将IP地址或端口号等信息组织成集合，从而提高iptables规则的效率。
* **调整内核参数**：可以调整一些内核参数来优化NAT性能，例如 `net.ipv4.ip_forward`、`net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_max` 等。

**iptables是否支持多CPU并发**

iptables支持多CPU并发处理，可以通过以下方式设置：

* **使用`-m conntrack`模块**：该模块可以跟踪连接状态，并将其分配到不同的CPU核上进行处理。
* **使用`iptables-nft`**：iptables-nft是iptables的下一代版本，支持更好的多CPU并发处理。

**总结**

iptables NAT代理可以支持大量客户端，但需要根据实际情况进行优化。可以通过优化iptables规则、使用硬件加速、升级硬件、调整内核参数等方式来提升性能。iptables支持多CPU并发处理，可以通过使用`-m conntrack`模块或`iptables-nft`来实现。


## iptables并发请求测试方法

**简单方法**

* **使用ab命令**：ab命令是Apache自带的压力测试工具，可以用来测试iptables的并发请求处理能力。

```
ab -c 100 -n 10000 http://192.168.1.1/index.html
```

**其他方法**

* **使用wrk命令**：wrk命令是一个更强大的压力测试工具，可以提供更详细的测试结果。
* **使用JMeter**：JMeter是一个图形化的压力测试工具，可以模拟各种类型的负载。

**测试注意事项**

* 在进行测试之前，需要确保iptables规则已经配置完成。
* 测试过程中，需要监控主机的CPU、内存、网络带宽等资源的使用情况。
* 测试结果需要进行分析，以确定iptables的并发请求处理能力。

**以下是一些具体的测试步骤：**

1. 确定测试目标：要测试iptables的哪些功能？要测试哪些场景？
2. 设计测试方案：确定测试工具、测试参数、测试数据等。
3. 执行测试：使用测试工具执行测试方案。
4. 分析测试结果：分析测试结果，得出结论。

**以下是一些具体的测试工具：**

* ab：Apache自带的压力测试工具
* wrk：一个更强大的压力测试工具
* JMeter：一个图形化的压力测试工具

**以下是一些具体的测试参数：**

* 并发请求数：同时向服务器发送的请求数
* 请求数：总共发送的请求数
* 请求间隔：发送请求之间的间隔时间
* 请求超时时间：等待服务器响应的超时时间

**以下是一些具体的测试数据：**

* 测试数据可以是真实数据，也可以是模拟数据
* 测试数据应该尽可能代表实际应用场景

**以下是一些具体的分析方法：**

* 分析测试结果，得出结论
* 结论应该包括iptables的并发请求处理能力、资源使用情况等

希望以上信息对您有所帮助。

