TimeWait状态说明

TimeWait

参考资料

以前我写过探讨过TCP close_wait 状态过多的问题,现在遇到一个可能timewait过多的问题。

查询命令

查询服务器timewait数量命令

shell> ss -ant | awk '
    NR>1 {++s[$1]} END {for(k in s) print k,s[k]}
'

或者

shell> cat /proc/net/sockstat

TimeWait处于的状态

tcp关闭的时候时候如下图

tcp close

关闭的时候:

  1. 主动关闭方发送fin信号, 进入fin-wait-1状态
  2. 被动关闭方接受fin信号, 同时返回一个ack信号,进入close-wait状态
  3. 主动关闭方,接受ack信号,进入fin-wait-2状态
  4. 被动关闭方准备好关闭步骤后,发送一个fin信号。
  5. 主动关闭方接受fin信号,返回一个ack信号,进入time_wait状态。
  6. 被动关闭方接受ack信号,关闭连接
  7. 主动关闭方等待2倍的msl(maximun segment lifetime)时间然后再关闭连接

以下引用参考资料:

穿插一点MSL的知识:MSL指的是报文段的最大生存时间,
如果报文段在网络活动了MSL时间,还没有被接收,那么会被丢弃。
关于MSL的大小,RFC 793协议中给出的建议是两分钟,
不过实际上不同的操作系统可能有不同的设置,
以Linux为例,通常是半分钟,两倍的MSL就是一分钟,也就是60秒,
并且这个数值是硬编码在内核中的,也就是说除非你重新编译内核,
否则没法修改它

为什么不直接close

这是因为TCP是建立在不可靠网络上的可靠的协议。例子:主动关闭的一方收到被动关闭的一方发出的FIN包后,回应ACK包,同时进入TIME_WAIT状态,但是因为网络原因,主动关闭的一方发送的这个ACK包很可能延迟,从而触发被动连接一方重传FIN包。极端情况下,这一去一回,就是两倍的MSL时长。如果主动关闭的一方跳过TIME_WAIT直接进入CLOSED,或者在TIME_WAIT停留的时长不足两倍的MSL,那么当被动关闭的一方早先发出的延迟包到达后,就可能出现类似下面的问题:

  • 旧的TCP连接已经不存在了,系统此时只能返回RST包
  • 新的TCP连接被建立起来了,延迟包可能干扰新的连接

不管是哪种情况都会让TCP不再可靠,所以TIME_WAIT状态有存在的必要性。

<think>嗯,用户想了解TCP连接中TIME_WAIT状态的概念和作用。这个问题属于网络协议底层细节,用户可能是开发人员或运维工程师,遇到了连接资源问题需要排查。 从引用内容看,TIME_WAIT是TCP四次挥手过程中的关键状态。引用[3][5]明确指出它出现在主动关闭方(如客户端),需要等待2MSL时间。引用[5]提到的"2MSL"概念很重要,MSL是报文最大生存时间,通常30秒到2分钟。 核心作用有两个层面:首先是防止旧连接的数据包干扰新连接(引用[3][5]都强调了四元组复用问题),其次是确保被动关闭方收到最终ACK(引用[4]提到这是为了可靠关闭)。引用[2]补充了实际影响——高并发服务器可能积累大量TIME_WAIT导致资源压力。 用户可能隐含的诉求是解决服务器性能问题,所以需要强调"主动关闭方"这个关键点。对于Web服务器来说,如果它主动关闭连接就会产生TIME_WAIT,这点在引用[2]的HTTP场景有印证。另外要注意区分CLOSE_WAIT(引用[4]说明这是被动关闭方未处理完数据的状态),避免概念混淆。 需要补充说明MSL的取值差异(Linux默认60秒),以及为什么是2倍MSL——既要考虑报文往返时间,又要考虑重传可能性。虽然引用材料没提,但实际优化方案如tcp_tw_reuse也值得在相关问题里提及。</think>### TIME_WAIT状态的概念与作用 在TCP协议的四次挥手断开连接过程中,**TIME_WAIT状态是主动发起关闭连接的一方(通常是客户端或主动关闭的服务端)在发送最后一个ACK确认包后进入的状态**。该状态会持续 **2MSL**(Maximum Segment Lifetime,报文最大生存时间,通常30秒-2分钟)后才进入CLOSED状态[^3][^5]。 #### 核心作用: 1. **确保连接可靠关闭** - 若被动关闭方(如服务器)未收到最终ACK,会重发FIN包。 - TIME_WAIT状态使主动方保留连接信息,可重传ACK保证对方正确关闭[^3][^5]。 - 数学表达:设MSL为$T$,则等待时间$t_{\text{wait}} = 2T$。 2. **防止旧连接数据污染新连接** - 延迟到达的数据包可能被新建立的同四元组(源IP/端口 + 目标IP/端口)连接错误接收。 - 等待$2T$确保网络中所有旧连接报文失效[^3][^5]。 - 不等式约束:$t_{\text{wait}} > \text{数据包最大延迟}$。 #### 状态转移示意图: ```mermaid graph LR A[主动关闭方] -- FIN --> B[被动关闭方] B -- ACK --> A B -- FIN --> A A -- ACK + 进入TIME_WAIT --> B A -- 等待2MSL --> C[CLOSED] ``` #### 对系统的影响: - **资源占用问题**: 高并发场景(如Web服务器主动关闭连接时)会积累大量TIME_WAIT连接,消耗端口和内存资源[^2]。 计算示例:若QPS=1000,TIME_WAIT存活240秒,则最大积压量$N = 1000 \times 240 = 240,000$。 - **优化方案**: 可通过`tcp_tw_reuse`(允许重用TIME_WAIT连接)或调整`net.ipv4.tcp_max_tw_buckets`(限制数量)缓解[^2]。 --- ### 相关问题 1. TIME_WAIT状态为何需要等待**2倍MSL**而非1倍? 2. 服务器出现大量**CLOSE_WAIT**状态的可能原因和解决方法? 3. 如何通过内核参数优化高并发场景下的**TIME_WAIT连接数**? 4. TCP协议中**MSL的具体取值**在不同操作系统中有何差异? > 关键引用: > [^1]: TIME_WAIT状态设计原理分析 > [^2]: Web服务器中TIME_WAIT的资源消耗问题 > [^3]: 防止延迟数据段和保证可靠关闭 > [^5]: 2MSL等待的双重目的
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