time-wait状态如何产生的 如何避免

本文介绍了TCP中Time-Wait状态的产生,即主动关闭方发送最后一个ACK后会进入该状态并保持2MSL时间。阐述了其产生原因,包括实现可靠释放和使旧数据包过期消失。还给出避免方法,如多IP、内核调优等,同时说明了研究该状态的原因是其会占用socket资源。

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1如何产生的
close()发起主动关闭的一方,在发送最后一个ACK之后会进入time_wait的状态,也就说该发送方会保持2MSL时间之后才会回到初始状态。MSL值得是数据包在网络中的最大生存时间 linux默认时间是60s
为什么time_wait出现在主动关闭的一端:假设最终的ACK丢失了,服务器将重新发送他的最终FIN,因此客户必须维护状态信息,因为可能不得不重传最终那个ACK。

2产生原因
为实现TCP全双工连接的可靠释放
为使旧的数据包在网络因过期而消失

3如何避免

1 :多IP 增加随机端口 (最优解决方案)
目前nginx好像不支持多ip
haproxy 支持多ip

2 内核调优
首先服务器可以设置SO_REUSEADDR(端口复用)套接字选项来通知内核,如果端口忙,但TCP连接位于TIME_WAIT状态时可以重用端口。在一个非常有用的场景就是,如果你的服务器程序停止后想立即重启,而新的套接字依旧希望使用同一端口,此时SO_REUSEADDR选项就可以避免TIME_WAIT状态。
系统默认关闭端口如用
cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_reuse
开启端口复用
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_reuse

cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_timestamps 时间戳 默认开启 必须开启 除非大数据要求性能不考虑timewait 情况关闭 端口复用下需要依赖时间戳才能避免数据混乱

cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle 快速回收 在客户端是NAT模式下可能会出现问题 尽量不要开
cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_reuse 端口复用 安全的
cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout 修改系统默认timeout时间 默认60
在NAT模式下,会出现时间戳错乱的现象(因为NAT模式下向RealServer发送的请求报文中的源地址都是负载均衡服务器的IP),于是后面的数据包就被丢弃了,具体的表现通常是是客户端明明发送的SYN,但服务端就是不响应ACK。必须同时激活tcp_timestamps和tcp_tw_recycle才会触发这种现象,如果服务器身处NAT环境,安全起见,通常要禁止tcp_tw_recycle,也可以关闭tcp_timestamps 开启tcp_tw_recycle这种方法应该也是可行的,不过最好多做测试,以防有其他的副作用

3 通过长链接
因为timewait只会出现在主动关闭的一方,所以使用长链接减少TCP 连接与断开 比如web服务器访问后端数据库或redis如果不适用长链接就会出现大量timewait

为什么要研究time-wait
因为一个timewait对于web服务器来说占用了一个socket 60秒 socket的数量是有限的 最多65535 在内核调优的情况下1024-65535个

### TCP TIME-WAIT 状态详解 TIME-WAITTCP 连接关闭过程中的一种重要状态。当主动关闭连接的一方发送最后一个 ACK 数据包后,该端进入 TIME-WAIT 状态[^1]。此状态下,连接不会立即释放资源,而是等待一段时间(通常为两倍的最大分组生命周期,即 2MSL),以确保网络中的所有残留数据包都被清除。 #### 时间等待的原因 在网络通信中,可能存在延迟的数据包未被接收方处理的情况。如果这些残余数据包在连接完全关闭之后到达目标主机,则可能导致错误行为或协议混乱。因此,在 TIME-WAIT 状态期间保留连接信息可以防止这种情况发生[^3]。 #### 解决方案与优化方法 为了减少因大量短寿命连接而产生TIME-WAIT 资源消耗问题,可以通过调整操作系统参数来实现更高效的管理: - **缩短 MSL 值**:通过降低系统的最大报文生存期 (Maximum Segment Lifetime),从而间接减少了每个 TIME_WAIT 的持续时间。 - **重用套接字选项 SO_REUSEADDR 和 SO_LINGER**: - 使用 `SO_REUSEADDR` 可允许绑定到处于 TIME-WAIT 状态的本地地址和端口组合上创建新的监听 socket。 - 设置较小的 linger timeout (`setsockopt()` 函数调用) 来强制快速终止某些类型的连接而不是经历完整的四次挥手过程[^2]. 以下是 Linux 平台下如何配置上述特性的示例代码片段: ```bash # 修改 /etc/sysctl.conf 文件增加如下内容 net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 # 启用 TIME_WAIT 状态下的端口复用功能 net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30 # 缩短 FIN_WAIT_2 状态超时时间至 30 秒 ``` 对于 Windows 用户来说也可以相应修改注册表项达到类似效果。 尽管如此需要注意的是频繁更改底层网络栈的行为可能带来不可预见的风险所以在生产环境中实施前务必充分测试验证其影响范围以及兼容性等问题. ### 结论 综上所述,TCP 协议设计了 TIME-WAIT 阶段用来保障可靠性和稳定性;然而针对特定应用场景我们还是能够采取措施缓解由此带来的性能瓶颈或者资源占用过多的现象.
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