TCP連接中time_wait在開發中的影響-搜人以魚不如授之以漁

　　根據TCP協議定義的3次握手斷開連接規定,發起socket主動關閉的一方socket將進入TIME_WAIT狀態,TIME_WAIT狀態將持續2個MSL(Max Segment Lifetime),TIME_WAIT狀態下的socket不能被回收使用. 具體現象是對於一個處理大量短連接的服務器,如果是由服務器主動關閉客戶端的連接,將導致服務器端存在大量的處於TIME_WAIT狀態的socket, 甚至比處於Established狀態下的socket多的多,嚴重影響服務器的處理能力,甚至耗盡可用的socket,停止服務. TIME_WAIT是TCP協議用以保證被重新分配的socket不會受到之前殘留的延遲重發報文影響的機制,是必要的邏輯保證。

 

netstat -an|awk '/tcp/ {print $6}'|sort|uniq -c
     16 CLOSING
    130 ESTABLISHED
    298 FIN_WAIT1
     13 FIN_WAIT2
      9 LAST_ACK
      7 LISTEN
    103 SYN_RECV
   5204 TIME_WAIT

 

狀態：描述
CLOSED：無連接是活動的或正在進行的
LISTEN：服務器在等待進入呼叫
SYN_RECV：一個連接請求已經到達，等待確認
SYN_SENT：應用已經開始，打開一個連接
ESTABLISHED：正常數據傳輸狀態
FIN_WAIT1：應用說它已經完成
FIN_WAIT2：另一邊已同意釋放
ITMED_WAIT：等待所有分組死掉
CLOSING：兩邊同時嘗試關閉
TIME_WAIT：另一邊已初始化一個釋放
LAST_ACK：等待所有分組死掉

 

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netstat -ae |grep mysql
tcp        0      0 aaaa:53045               192.168.12.13:mysql           TIME_WAIT   root       0
tcp        0      0 aaaa:53044               192.168.12.13:mysql           TIME_WAIT   root       0
tcp        0      0 aaaa:53051               192.168.12.13:mysql           TIME_WAIT   root       0
tcp        0      0 aaaa:53050               192.168.12.13:mysql           TIME_WAIT   root       0
tcp        0      0 aaaa:53049               192.168.12.13:mysql           TIME_WAIT   root       0

發現系統存在大量TIME_WAIT狀態的連接，通過調整內核參數解決，

vi /etc/sysctl.conf

編輯文件，加入以下內容：

net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200    
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024    65000   ## 端口分配范圍
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000   ## 設置"time_wait"的桶最多容納5000個

然后執行 /sbin/sysctl -p 讓參數生效。

net.ipv4.tcp_syncookies = 1　　表示開啟SYN Cookies。當出現SYN等待隊列溢出時，啟用cookies來處理，可防范少量SYN攻擊，默認為0，表示關閉；
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1　　表示開啟重用。允許將TIME-WAIT sockets重新用於新的TCP連接，默認為0，表示關閉；
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1　　表示開啟TCP連接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默認為0，表示關閉。
net.ipv4.tcp_fin_timeout =30　　表示如果套接字由本端要求關閉，這個參數決定了他在保持FIN-WAIT-2狀態的時間。
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200　　表示當keepalive起用的時候，TCP發送keepalive消息的頻度。缺省是2小時，改為20分鍾。
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024  65000　　表示用於向外連接的端口范圍。缺省情況下很小：32768到61000，改為1024到65000。
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192　　表示SYN隊列的長度，默認為1024，加大隊列長度為8192，可以容納更多等待連接的網絡連接數。
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000　　表示系統同時保持TIME_WAIT套接字的最大數量，如果超過這個數字，TIME_WAIT套接字將立刻被清除並打印警告信息。默認為180000，改為5000。

 

[阿里巴巴java開發手冊推薦]高並發服務器建議調小 TCP 協議的 time_wait 超時時間。

說明： 操作系統默認 240 秒后，才會關閉處於 time_wait 狀態的連接，在高並發訪問下，服務器端會因為處於 time_wait 的連接數太多，可能無法建立新的連接，所以需要在服務器上調小此等待值。

正例： 在 linux 服務器上請通過變更/etc/sysctl.conf 文件去修改該缺省值（秒） ：

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30。 

 

搜人以魚不如授之以漁，讓我們來回顧計算機網絡中TCP協議的部分詳解，摘自-謝希仁 計算機網絡

TCP 的運輸連接的三個階段
運輸連接就有三個階段，即：連接建立、數據傳送和連接釋放。運輸連接的管理就是使運輸連接的建立和釋放都能正常地進行。
連接建立過程中要解決以下三個問題：
要使每一方能夠確知對方的存在。
要允許雙方協商一些參數（如最大報文段長度，最大窗口大小，服務質量等）。
能夠對運輸實體資源（如緩存大小，連接表中的項目等）進行分配。
客戶-服務器方式
TCP 連接的建立都是采用客戶服務器方式。
主動發起連接建立的應用進程叫做客戶(client)。
被動等待連接建立的應用進程叫做服務器(server)。
TCP 的連接建立

 

A 的 TCP 向 B 發出連接請求報文段，其首部中的同步位 SYN = 1，並選擇序號 seq = x，表明傳送數據時的第一個數據字節的序號是 x。
B 的 TCP 收到連接請求報文段后，如同意，則發回確認。
B 在確認報文段中應使 SYN = 1，使 ACK = 1，其確認號ack = x + 1，自己選擇的序號 seq = y。

 

A 收到此報文段后向 B 給出確認，其 ACK = 1，確認號 ack = y + 1。
A 的 TCP 通知上層應用進程，連接已經建立。

B 的 TCP 收到主機 A 的確認后，也通知其上層應用進程：TCP 連接已經建立。 

用三次握手建立 TCP 連接的各狀態

 

TCP 的連接釋放

 

數據傳輸結束后，通信的雙方都可釋放連接。
現在 A 的應用進程先向其 TCP 發出連接釋放報文段，並停止再發送數據，主動關閉 TCP 連接。A 把連接釋放報文段首部的 FIN = 1，其序號 seq = u，等待 B 的確認。

 

B 發出確認，確認號 ack = u + 1，而這個報文段自己的序號 seq = v。

TCP 服務器進程通知高層應用進程。從 A 到 B 這個方向的連接就釋放了，TCP 連接處於半關閉狀態。B 若發送數據，A 仍要接收。
若 B 已經沒有要向 A 發送的數據，其應用進程就通知 TCP 釋放連接。A 收到連接釋放報文段后，必須發出確認。在確認報文段中 ACK = 1，確認號 ack = w + 1，自己的序號 seq = u + 1。

TCP 連接必須經過時間 2MSL 后才真正釋放掉。

第一，為了保證 A 發送的最后一個 ACK 報文段能夠到達 B。
第二，防止 “已失效的連接請求報文段”出現在本連接中。A 在發送完最后一個 ACK 報文段后，再經過時間 2MSL，就可以使本連接持續的時間內所產生的所有報文段，都從網絡中消失。這樣就可以使下一個新的連接中不會出現這種舊的連接請求報文段。
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