TCP四次挥手

不念不忘少年蓝@ 2023-06-08 06:37 1阅读 0赞

TCP是全双工通信，双方都能作为数据的发送方和接收方，但TCP连接也会有断开的时候。建立连接只有三次，而挥手断开则需要四次。  
A机器想要关闭连接，则待本方数据发送完毕后，传递FIN信号给B机器。B机器应答ACK，告诉A机器可以断开，但是需要等待B机器处理完数据，再主动给A机器发送FIN信号。这时，A机器处于半关闭状态（FIN\_WAIT\_2），无法再发送新的数据。B机器做好连接关闭前的准备工作，发送FIN给A机器，此时B机器也进入半关闭状态（CLOSE\_WAIT）。A机器发送针对B机器FIN的ACK后，进入TIME\_WAIT状态，经过2MSL（Maximum Segment Lifetime）后，没有收到B机器传来的报文，则确定B机器已经收到A机器最后发送的ACK指令，此时TCP连接正式释放。具体释放步骤，如下图所示：  
![四次分手][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Rhb3Rhb19ndWl3YW5n_size_16_color_FFFFFF_t_70]

图1-1

通过抓包分析（navicat连接mysql），如下图1-2所示第一个方框圈中位置表示B机器已经清理好现场，并发送FIN+ACK。注意，B机器发送两次ACK应答的都是335，第一次进入CLOSE\_WAIT状态，第二次进入LAST\_ACK状态，表示可以断开连接，在最后一个方框圈中位置，A机器应答的就是335。  
![在这里插入图片描述][2019101713571532.png]

图1-2  
图1-1中红色字体所示的TIME\_WAIT和CLOSE\_WAIT分别表示主动关闭和被动关闭产生的阶段性状态，如果在线服务器大量出现这两种状态，就会加重机器的负载，也会影响有效连接的创建，因此需要进行有针对性的调优处理。

*  TIME\_WAIT：主动要求关闭的机器表示收到了对方的FIN报文，并发送出了ACK报文，进入TIME\_WAIT状态，等2MSL后即可进入到CLOSED状态。如果FIN\_WAIT\_1状态下，同时收到带FIN标志和ACK标志的报文时，可以直接进入TIME\_WAIT状态，而无须经过FIN\_WAIT\_2状态。
 *  CLOSE\_WAIT：被动要求关闭的机器收到对方请求关闭连接的FIN报文，在第一次ACK应答后，马上进入CLOSE\_WAIT状态。这种状态其实表示在等待关闭，并且通知应用程序发送剩余数据，处理现场信息，关闭相关资源。  
    在TIME\_WAIT等待的2MSL是报文在网络上生存的最长时间，超过阈值便将报文丢弃。一般来说，MSL大于TTL衰减至0的时间。在RFC793中规定MSL为2分钟。但是在当前的高速网络中，2分钟的等待时间会造成资源的极大浪费，在高并发服务器上通常会使用更小的值。既然TIME\_WAIT貌似是百害而无一利的，为何不直接关闭，进入CLOSED状态呢？原因有如下几点。
    
     *  第一，确认被动关闭方能进入CLOSED状态。如图1-1所示，假如最后一个ACK由于网络原因导致无法到达B机器，处于LAST\_ACK的B机器通常“自信”的以为对方没有收到自己的FIN+ACK报文，所以会重发。A机器收到第二次的FIN+ACK报文，会重发一次ACK，并且重新计时。如果A机器收到B机器的FIN+ACK报文后，发送一个ACK给B机器，就“自私”地立马进入CLOSED状态，可能导致B机器无法确保收到最后的ACK指令，也无法进入CLOSED状态。这是A机器不负责任的表现。
     *  第二，防止失效请求。这样做是为了防止已失效连接的请求数据包与正常连接的请求数据包混淆而发生异常。  
        因为TIME\_WAIT状态无法真正释放句柄资源，在此期间，Socket中使用的本地端口在默认情况下不能再被使用。该限制对于客户端机器来说是无所谓的，但是对于高并发服务器来说，会极大地限制有效连接的创建数量，成为性能瓶颈。所以，建议将高并发服务器TIME\_WAIT超时时间调小。  
        在服务器上通过变更/etc/sysctl.conf来修改该省略值（秒）：

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30（建议小于30秒为宜）

修改完之后执行/sbin/sysctl -p让参数生效即可。可以通过如下命令：

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

查看各连接状态的计数情况，为了使数据快速生效，2MSL从240秒更改为10秒。参数生效后如图1-3所示，TIME\_WAIT很快从19个降为4个。  
![在这里插入图片描述][2019101715290657.png]  
![在这里插入图片描述][20191017152911128.png]

图1-3  在sysctl.conf中还有其它连接参数也用来不断调优服务器TCP连接能力，以提升服务器的有效利用率。毕竟现代网络和路由处理能力越来越强，跨国时延通常也在1秒以内，丢包率极低。如何快速地使连接资源被释放和复用，参数的优化往往可以取得事半功倍的效果。 TIME\_WAIT是挥手四次断开连接的尾声，如果此状态连接过多，则可以通过优化服务器参数得到解决。如果不是对方连接的异常，一般不会出现连接无法关闭的情况。但是CLOSE\_WAIT过多很可能是程序自身的问题，比如在对方关闭连接后，程序没有检测到，或者忘记关闭连接。通过下面命令，可以查看某个端口CLOSE\_WAIT状态数量：

netstat -ant|grep -i "80"| grep CLOSE_WAIT|wc -l

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3Rhb3Rhb19ndWl3YW5n_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230531/6e70af455546497f8c4ffcc279d88124.png
[2019101713571532.png]: /images/20230531/92615d8c02d74e329a804f0454e1cb53.png
[2019101715290657.png]: /images/20230531/9a451ad2d533436693912ac22f1c4275.png
[20191017152911128.png]: /images/20230531/0512c4a82419413aa604734c58e6f540.png