TCP连接状态

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用于统计tcp不同连接状态个数

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

输出:

image.png

TCP 本地端口数量,上限为 65535(6.5w),这是因为 TCP 头部使用 16 bit,存储「端口号」,因此约束上限为 65535。

// Mac 下,查询 TCP 连接状态
$ netstat -nat |grep TIME_WAIT

// Mac 下,查询 TCP 连接状态,其中 -E 表示 grep 或的匹配逻辑
$ netstat -nat | grep -E "TIME_WAIT|Local Address"
Proto Recv-Q Send-Q  Local Address          Foreign Address        (state)
tcp4       0      0  127.0.0.1.1080         127.0.0.1.59061        TIME_WAIT

// 统计:各种连接的数量
$ netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'
ESTABLISHED 1154
TIME_WAIT 1645

问题分析

大量的 TIME_WAIT 状态 TCP 连接存在,其本质原因是什么?

  • 大量的短连接存在
  • 特别是 HTTP 请求中,如果 connection 头部取值被设置为 close 时,基本都由「服务端」发起主动关闭连接
  • 而,TCP 四次挥手关闭连接机制中,为了保证 ACK 重发和丢弃延迟数据,设置 time_wait 为 2 倍的 MSL(报文最大存活时间)

TIME_WAIT 状态:

  • TCP 连接中,主动关闭连接的一方出现的状态;(收到 FIN 命令,进入 TIME_WAIT 状态,并返回 ACK 命令)
  • 保持 2 个 MSL 时间,即,4 分钟;(MSL 为 2 分钟)

解决办法

解决上述 time_wait 状态大量存在,导致新连接创建失败的问题,一般解决办法:

  • 客户端 ,HTTP 请求的头部,connection 设置为 keep-alive,保持存活一段时间:现在的浏览器,一般都这么进行了
  • 服务器端
    • 允许 time_wait 状态的 socket 被重用
    • 缩减 time_wait 时间,设置为 1 MSL(即,2 mins)

结论:几个核心要点

  • time_wait 状态的影响:
  • TCP 连接中,「主动发起关闭连接」的一端,会进入 time_wait 状态
  • time_wait 状态,默认会持续 2 MSL(报文的最大生存时间),一般是 2x2 mins
  • time_wait 状态下,TCP 连接占用的端口,无法被再次使用
  • TCP 端口数量,上限是 6.5w(65535,16 bit)
  • 大量 time_wait 状态存在,会导致新建 TCP 连接会出错,address already in use : connect 异常