关于tcp中time_wait状态的4个问题

Posted 2023-01-23 夏天的技术博客

time_wait是个常问的问题，tcp网络编程中最不容易理解的也是它的time_wait状态，这也说明了tcp/ip四次挥手中time_wait状态的重要性。
下面通过4个问题来描述它

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问题

1.time_wait状态是什么

2.为什么会有time_wait状态

3.哪一方会有time_wait状态

4.如何避免time_wait状态占用资源

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1.time_wait状态是什么

简单来说：time_wait状态是四次挥手中服务器向客户端发送FIN终止连接后进入的状态。

下图为tcp四次挥手过程

可以看到time_wait状态存在于客户端收到服务器Fin并返回ack包时的状态
当处于time_wait状态时，我们无法创建新的连接，因为端口被占用。

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2.为什么会有time_wait状态

time_wait存在的原因有两点
1.可靠的终止TCP连接。
2.保证让迟来的TCP报文段有足够的时间被识别并丢弃。

1.可靠的终止TCP连接，若处于time_wait的客户端发送给服务器确认报文段丢失的话，服务器将在此重新发送FIN报文段，那么客户端必须处于一个可接收的状态就是time_wait而不是close状态。
2.保证迟来的TCP报文段有足够的时间被识别并丢弃，linux 中一个TCP端口不能打开两次或两次以上，当客户端处于time_wait状态时我们将无法使用此端口建立新连接，如果不存在time_wait状态，新连接可能会收到旧连接的数据。time_wait持续的时间是2MSL，保证旧的数据可以丢弃，因为网络中的数据最大存在MSL(maxinum segment lifetime)

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3.哪一方会有time_wait状态

time_wait状态是一般有客户端的状态。而且会占用端口
有时产生在服务器端，因为服务器主动断开连接或者发生异常

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4.如何避免time_wait状态占用资源

如果是客户端，我们一般不用担心，因为客户端一般选用临时端口，再次创建连接会新分配一个端口。除非指定客户端使用某端口，不过一般不需要这么做。

如果是服务器主动关闭连接后异常终止，则因为它总是使用用一个知名服务器端口号，所以连接的time_wait状态将导致它不能重启，不过我们可以通过socket的选项SO_REUSEADDR来强制进程立即使用处于time_wait状态的连接占用的端口。
通过socksetopt设置后，即使sock处于time_wait状态，与之绑定的socket地址也可以立即被重用。

此外也可以通过修改内核参数/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw/recycle来快速回收被关闭的socket,从而是tcp连接根本不进入time_wait状态，进而允许应用程序立即重用本地的socket地址。