tcp共有11种状态,其中涉及到关闭的状态有5 个。这5 个状态相互关联,相互纠缠,而且状态变化触发都是由应用触发,但是又涉及操作系统和网络,所以正确的理解TCP 在关闭时网络状态变化情况,为我们诊断网络中各种问题,快速定位故障有着非常重要的作用和意义。

TCP连接的建立到关闭,需要经历以下状态迁移(假定Client发起连接,并主动关闭连接):

  • Client

  CLOSED -> SYN_SENT -> ESTABLISHED -> FIN_WAIT_1 -> FIN_WAIT_2 -> TIME_WAIT -> CLOSED

  • Server

  CLODED -> LISTEN -> SYN_RECEIVED -> ESTABLISHED -> CLOSE_WAIT -> LAST_ACK -> CLOSED

  • 两个主要的错误状态分析
  1. CLOSE_WAIT
    1. 服务器端收到客户端(主动关闭方)发来的fin,等待自己发送ack和fin。、
    2. 原因:客户端频繁的发送fin,主动关闭方频繁调用close()?
  2. TIME_WAIT
    1. 客户端收到服务器端发来的fin,等待自己发送最终的ack。
    2. 原因:服务器端没有收到最后的ack,重复发送fin。被动关闭方频繁调用close()?网络原因???
    3. TCP不允许处于TIME_WAIT状态的socket 建立一个连接。处于TIME_WAIT状态的 socket 在等待了两倍的MSL时间之后,将会转变为CLOSED状态。这里TIME_WAIT状态持续的时间是2MSL(MSL是任何IP数据报能够在因特网中存活的最长时间),足以让这两个方向上的数据包被丢弃(最长是2MSL)。通过实施这个规则,我们就能保证每成功建立一个TCP连接时,来自该连接先前化身的老的重复分组都已经在网络中消逝了

      • MSL( 最大分段生存期 ) 指明 TCP 报文在 Internet 上最长生存时间,每个具体的 TCP 实现 都必须选择一个确定的 MSL 值。 RFC 1122 建议是 2 分钟,但 BSD 传统实现采用了 30 秒。
    4. 解决:将内核参数MSL设置的短一些,快速的结束这一次tcp连接
    5. TIME_WAIT存在的两个理由就是

      1. 可靠地实现TCP全双工连接的终止;

        • 如果不维持这个状态信息,那么主动方将回到CLOSED状态,并对被动方重发的FIN包响应RST包,而被动关闭方将此包解释成一个错误(在Java中会抛出connection reset的SocketException)。因而,要实现TCP全双工连接的正常终止,必须能够处理四次握手协议中任意一个包丢失的情况,主动关闭方必须维持状态信息进入TIME_WAIT状态。
      2. 允许老的重复分节(数据报)在网络中消逝。
        • 如果 TIME_WAIT 状态保持时间不足够长 ( 比如小于 2MSL) ,第一个连接就正常终止了。 第二个拥有相同相关五元组的连接出现,而第一个连接的重复报文到达,干扰了第二个连接。 TCP 实现必须防止某个连接的重复报文在连接终止后出现,所以让 TIME_WAIT 状态保持时间足够长 (2MSL) ,连接相应方向上的 TCP 报文要么完全响应完毕,要么被丢弃。建立第二个连接的时候,不会混淆。
        • 使用 SO_REUSEADDR 选项,如果使用同一个五元组,可能收到上一个连接的报文的情况,慎用
          • 这个套接字选项通知内核,如果端口忙,但 TCP 状态位于 TIME_WAIT ,可以重用端口。如果端口忙,而 TCP 状态位于其他状态,重用端口时依旧得到一个错误信息,指明 " 地址已经使用中 " 。 如果你的服务程序停止后想立即重启 ,而新套接字依旧使用同一端口,此时 SO_REUSEADDR 选项非常有用。  

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