HttpClient出现大量time_wait问题

Posted 2021-01-16 kaleidoscope

在高并发短连接的TCP服务器上，当服务器处理完请求后立刻主动正常关闭连接。这个场景下会出现大量socket处于TIME_WAIT状态。如果客户端的并发量持续很高，此时部分客户端就会显示连接不上。我来解释下这个场景。主动正常关闭TCP连接，都会出现TIMEWAIT。

为什么我们要关注这个高并发短连接呢？有两个方面需要注意：
1. 高并发可以让服务器在短时间范围内同时占用大量端口，而端口有个0~65535的范围，并不是很多，刨除系统和其他服务要用的，剩下的就更少了。
2. 在这个场景中，短连接表示“业务处理+传输数据的时间 远远小于 TIMEWAIT超时的时间”的连接。

这里有个相对长短的概念，比如取一个web页面，1秒钟的http短连接处理完业务，在关闭连接之后，这个业务用过的端口会停留在TIMEWAIT状态几分钟，而这几分钟，其他HTTP请求来临的时候是无法占用此端口的(占着茅坑不拉翔)。单用这个业务计算服务器的利用率会发现，服务器干正经事的时间和端口（资源）被挂着无法被使用的时间的比例是 1：几百，服务器资源严重浪费。（说个题外话，从这个意义出发来考虑服务器性能调优的话，长连接业务的服务就不需要考虑TIMEWAIT状态。同时，假如你对服务器业务场景非常熟悉，你会发现，在实际业务场景中，一般长连接对应的业务的并发量并不会很高。

综合这两个方面，持续的到达一定量的高并发短连接，会使服务器因端口资源不足而拒绝为一部分客户服务。同时，这些端口都是服务器临时分配，无法用SO_REUSEADDR选项解决这个问题。

存在即是合理的，既然TCP协议能盛行四十多年，就证明他的设计合理性。所以我们尽可能的使用其原本功能。 

依靠TIME_WAIT状态来保证我的服务器程序健壮，服务功能正常。

那是不是就不要性能了呢？并不是。如果服务器上跑的短连接业务量到了我真的必须处理这个TIMEWAIT状态过多的问题的时候，我的原则是尽量处理，而不是跟TIMEWAIT干上，非先除之而后快。

如果尽量处理了，还是解决不了问题，仍然拒绝服务部分请求，那我会采取负载均衡来抗这些高并发的短请求。持续十万并发的短连接请求，两台机器，每台5万个，应该够用了吧。一般的业务量以及国内大部分网站其实并不需要关注这个问题，一句话，达不到时才需要关注这个问题的访问量。

如何尽量处理TIMEWAIT过多?

编辑内核文件/etc/sysctl.conf，加入以下内容：

net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭。
net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系默认的 TIMEOUT 时间　

http1.0 默认是短连接，client端主动发起，server端服务完毕后，将连接关毕，client端也借此判断数据发送完毕。所以http1.0时代，服务端容易有较多的time_wait。

• 如果http 1.0协议，client希望使用长连接，需要在header中设置connection:keep-alive 

http1.1默认是长连接

• 如果client不希望使用长连接，需要在header中设置connection:close
• 如果server不希望使用长连接，也需要在reponse中设置connection:close

http header中keep-alive参数用于设置客户端希望服务端保持连接的秒数  

长连接的问题 

keep-alive模式带来的问题：此时服务端不关闭连接，客户端如何知道消息内容是否发送完毕（曾经因为对http1.0没有主动关闭连接，导致一些老旧php上的的socket http包因为等待服务端关闭连接判断消息发送完毕而超时）

keep-alive模式下，通过两种方式

• 服务端reqponse设置content-length参数：告知内容大小，客户端收到指定内容长度后即可关闭连接。客户端发送post时也会采用这种方式，如若content-length大于实际发生的值会超时，小于则服务端会响应400。这种模式有缺陷，动态页面服务器也不知道内容大小，只有等内容全准备完毕后才知道，若等到此时发送，效率太低了。
• transfer-encoding:chunked模式：此模式下简单说是规定一直特殊的响应data格式，此种格式中会包含body结束的标志。客户端收到此标志即知道数据发送完毕，可以组装解密数据了。