TCP漫谈之为啥需要timewait状态

Posted 2022-09-08 柳清风09

tcp的状态状态转化图如下所示，其中Time_awit状态是CLOSED之前的一个状态，等待2个MSL时间。

为啥需要time_awit状态呢？为啥不直接进入closed状态呢？这样不就能更快的释放资源给新的连接使用了吗？而是还需要等待2MSL（linux默认）时间。
有两个原因，第一个原因是为了防止“迷路的数据包”，如下图所示，如果在第一个连接里面第三个数据包由于底层网络故障延迟送达。等待新的连接建立后，这个迟到的数据包才到达，那么将会导致接收数据紊乱。

第二个原因则更加简单，如果因为最后一个ack丢失，那么对方将一直处于last ack状态，如果此时重新发起新的连接，对方将返回RST包拒绝请求，将会导致无法建立新连接。

为此，设计了time_awit状态。如果在高并发情况下，如果能将time_awit的tcp复用
那么便可以极大的提高并发效率，time_awit的tcp复用是指可以将处于time_awit状态的连接重复利用起来，从time_awit转化为established，继续使用。linux内核通过net.ipv4.tcp_tw_reuse参数控制是否开启time_awit状态复用。那么读者可能很好奇，之前不是说time_awit设计之初是为了解决上面两个问题的吗？如果直接复用不是会导致上面两个问题吗？这里先介绍linux默认开启的一个tcp时间戳策略net.ipv4.tcp_timestamps = 1.

时间戳开启后，针对第一个迷路数据包的问题，由于晚到数据包的时间戳过早会被直接丢弃，不会导致新连接数据包紊乱。针对第二个问题，当开启reuse后，当对方处于last-ack状态时，发送syn包会返回FIN,ACK包，然后客户端发送RST让服务端关闭请求，从而客户端便可以再次发送syn建立新的连接了。
最后还需要提醒读者的是，linux 4.1内核版本之前除了tcp_tw_reuse以外，还有一个参数tcp_tw_recycle，这个参数就是强制回收time_wait状态的连接，它会导致NAT环境丢包，所以不建议开启，这个在之前的blog已经分享过了。