说说TIME_WAIT和CLOSE_WAIT区别

分析&回答

TCP协议规定,对于已经建立的连接,网络双方要进行四次握手才能成功断开连接,如果缺少了其中某个步骤,将会使连接处于假死状态,连接本身占用的资源不会被释放。网络服务器程序要同时管理大量连接,所以很有必要保证无用连接完全断开,否则大量僵死的连接会浪费许多服务器资源。在众多TCP状态中,最值得注意的状态有两个:CLOSE_WAIT和TIME_WAIT。

TIME_WAIT

TIME_WAIT 是主动关闭链接时形成的,等待2MSL时间,约4分钟。主要是防止最后一个ACK丢失。 由于TIME_WAIT 的时间会非常长,因此server端应尽量减少主动关闭连接

CLOSE_WAIT

CLOSE_WAIT是被动关闭连接是形成的。根据TCP状态机,服务器端收到客户端发送的FIN,则按照TCP实现发送ACK,因此进入CLOSE_WAIT状态。但如果服务器端不执行close(),就不能由CLOSE_WAIT迁移到LAST_ACK,则系统中会存在很多CLOSE_WAIT状态的连接。此时,可能是系统忙于处理读、写操作,而未将已收到FIN的连接,进行close。此时,recv/read已收到FIN的连接socket,会返回0。

为什么需要 TIME_WAIT 状态?

假设最终的ACK丢失,server将重发FIN,client必须维护TCP状态信息以便可以重发最终的ACK,否则会发送RST,结果server认为发生错误。TCP实现必须可靠地终止连接的两个方向(全双工关闭),client必须进入 TIME_WAIT 状态,因为client可能面 临重发最终ACK的情形。

为什么 TIME_WAIT 状态需要保持 2MSL 这么长的时间?

RFC 793中规定MSL为2分钟,实际应用中常用的是30秒,1分钟和2分钟

  • 在服务端未收到ACK(第三次握手)超时后,再次发送FIN报文,客户端接到重发的FIN报文,可再次发送ACK。
  • 防止已经断开的连接1在链路中残留的FIN包终止掉新的连接(该连接重用五元组)【发生概率低,但由于seq循环重用,也是有可能的】
  • 防止链路上已经关闭的连接残余数据包干扰正常的数据包造成数据流不正常! 如果 TIME_WAIT 状态保持时间不足够长(比如小于2MSL),第一个连接就正常终止了。第二个拥有相同相关五元组的连接出现,而第一个连接的重复报文到达,干扰了第二个连接。TCP实现必须防止某个连接的重复报文在连接终止后出现,所以让TIME_WAIT状态保持时间足够长(2MSL),连接相应方向上的TCP报文要么完全响应完毕,要么被丢弃。建立第二个连接的时候,不会混淆。

TIME_WAIT 和CLOSE_WAIT状态socket过多

如果服务器出了异常,百分之八九十都是下面两种情况:

  • 1.服务器保持了大量TIME_WAIT状态
  • 2.服务器保持了大量CLOSE_WAIT状态,简单来说CLOSE_WAIT数目过大是由于被动关闭连接处理不当导致的。 因为linux分配给一个用户的文件句柄是有限的,而TIME_WAIT和CLOSE_WAIT两种状态如果一直被保持,那么意味着对应数目的通道就一直被占着,而且是“占着茅坑不使劲”,一旦达到句柄数上限,新的请求就无法被处理了,接着就是大量Too Many Open Files异常,Tomcat崩溃。

反思&扩展

在服务器的日常维护过程中,如何查看 TCP 的状态?

netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}' 

展示如下:
ESTABLISHED 1044
TIME_WAIT 3650
复制代码

常用的三个状态是:ESTABLISHED 表示正在通信,TIME_WAIT 表示主动关闭,CLOSE_WAIT 表示被动关闭。

五元组

五元组标识了一条可用的连接

  1. 源IP
  2. 源端口
  3. 目的IP
  4. 目的端口
  5. 类型:TCP or UDP

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