通讯系统经验谈【一】TCP连接状态分析：SYNC_RECV，CLOSE_WAIT，TIME_WAIT
摘自：http://maoyidao.iteye.com/blog/1744277
面試時看到應(yīng)聘者簡歷中寫精通網(wǎng)絡(luò)，TCP編程，我常問一個問題，TCP建立連接需要幾次握手？95%以上的應(yīng)聘者都能答對是3次。問TCP斷開連接需要幾次握手，70%的應(yīng)聘者能答對是4次通訊。再問CLOSE_WAIT，TIME_WAIT是什么狀態(tài)，怎么產(chǎn)生的，對服務(wù)有什么影響，如何消除？有一部分同學(xué)就回答不上來。不是我扣細(xì)節(jié)，而是在通訊為主的前端服務(wù)器上，必須有能力處理各種TCP狀態(tài)。比如統(tǒng)計(jì)在本廠的一臺前端機(jī)上高峰時間TCP連接的情況，統(tǒng)計(jì)命令：
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Linux shell代碼???
結(jié)果：
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除了ESTABLISHED，可以看到連接數(shù)比較多的幾個狀態(tài)是：FIN_WAIT1, TIME_WAIT, CLOSE_WAIT, SYN_RECV和LAST_ACK；下面的文章就這幾個狀態(tài)的產(chǎn)生條件、對系統(tǒng)的影響以及處理方式進(jìn)行簡單描述。
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TCP狀態(tài)
TCP狀態(tài)如下圖所示：
可能有點(diǎn)眼花繚亂？再看看這個時序圖
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下面看下大家一般比較關(guān)心的三種TCP狀態(tài)
SYN_RECV?
服務(wù)端收到建立連接的SYN沒有收到ACK包的時候處在SYN_RECV狀態(tài)。有兩個相關(guān)系統(tǒng)配置：
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1，net.ipv4.tcp_synack_retries ：INTEGER
默認(rèn)值是5
對于遠(yuǎn)端的連接請求SYN，內(nèi)核會發(fā)送SYN ＋ ACK數(shù)據(jù)報(bào)，以確認(rèn)收到上一個 SYN連接請求包。這是所謂的三次握手( threeway handshake)機(jī)制的第二個步驟。這里決定內(nèi)核在放棄連接之前所送出的 SYN+ACK 數(shù)目。不應(yīng)該大于255，默認(rèn)值是5，對應(yīng)于180秒左右時間。通常我們不對這個值進(jìn)行修改，因?yàn)槲覀兿Ｍ鸗CP連接不要因?yàn)榕紶柕膩G包而無法建立。
2，net.ipv4.tcp_syncookies
一般服務(wù)器都會設(shè)置net.ipv4.tcp_syncookies=1來防止SYN Flood攻擊。假設(shè)一個用戶向服務(wù)器發(fā)送了SYN報(bào)文后突然死機(jī)或掉線，那么服務(wù)器在發(fā)出SYN+ACK應(yīng)答報(bào)文后是無法收到客戶端的ACK報(bào)文的（第三次握手無法完成），這種情況下服務(wù)器端一般會重試（再次發(fā)送SYN+ACK給客戶端）并等待一段時間后丟棄這個未完成的連接，這段時間的長度我們稱為SYN Timeout，一般來說這個時間是分鐘的數(shù)量級（大約為30秒-2分鐘）。
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這些處在SYNC_RECV的TCP連接稱為半連接，并存儲在內(nèi)核的半連接隊(duì)列中，在內(nèi)核收到對端發(fā)送的ack包時會查找半連接隊(duì)列，并將符合的requst_sock信息存儲到完成三次握手的連接的隊(duì)列中，然后刪除此半連接。大量SYNC_RECV的TCP連接會導(dǎo)致半連接隊(duì)列溢出，這樣后續(xù)的連接建立請求會被內(nèi)核直接丟棄，這就是SYN Flood攻擊。
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能夠有效防范SYN Flood攻擊的手段之一，就是SYN Cookie。SYN Cookie原理由D. J. Bernstain和 Eric Schenk發(fā)明。SYN Cookie是對TCP服務(wù)器端的三次握手協(xié)議作一些修改，專門用來防范SYN Flood攻擊的一種手段。它的原理是，在TCP服務(wù)器收到TCP SYN包并返回TCP SYN+ACK包時，不分配一個專門的數(shù)據(jù)區(qū)，而是根據(jù)這個SYN包計(jì)算出一個cookie值。在收到TCP ACK包時，TCP服務(wù)器在根據(jù)那個cookie值檢查這個TCP ACK包的合法性。如果合法，再分配專門的數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行處理未來的TCP連接。
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觀測服務(wù)上SYN_RECV連接個數(shù)為：7314，對于一個高并發(fā)連接的通訊服務(wù)器，這個數(shù)字比較正常。CLOSE_WAIT
發(fā)起TCP連接關(guān)閉的一方稱為client，被動關(guān)閉的一方稱為server。被動關(guān)閉的server收到FIN后，但未發(fā)出ACK的TCP狀態(tài)是CLOSE_WAIT。出現(xiàn)這種狀況一般都是由于server端代碼的問題，如果你的服務(wù)器上出現(xiàn)大量CLOSE_WAIT，應(yīng)該要考慮檢查代碼。
TIME_WAIT
根據(jù)TCP協(xié)議定義的3次握手?jǐn)嚅_連接規(guī)定,發(fā)起socket主動關(guān)閉的一方 socket將進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)。TIME_WAIT狀態(tài)將持續(xù)2個MSL(Max Segment Lifetime),在Windows下默認(rèn)為4分鐘，即240秒。TIME_WAIT狀態(tài)下的socket不能被回收使用. 具體現(xiàn)象是對于一個處理大量短連接的服務(wù)器,如果是由服務(wù)器主動關(guān)閉客戶端的連接，將導(dǎo)致服務(wù)器端存在大量的處于TIME_WAIT狀態(tài)的socket， 甚至比處于Established狀態(tài)下的socket多的多,嚴(yán)重影響服務(wù)器的處理能力，甚至耗盡可用的socket，停止服務(wù)。
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為什么需要TIME_WAIT？TIME_WAIT是TCP協(xié)議用以保證被重新分配的socket不會受到之前殘留的延遲重發(fā)報(bào)文影響的機(jī)制,是必要的邏輯保證。
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和TIME_WAIT狀態(tài)有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)有一般由3個，本廠設(shè)置如下：
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
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net.ipv4.tcp_fin_timeout，默認(rèn)60s，減小fin_timeout，減少TIME_WAIT連接數(shù)量。
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net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1表示開啟重用。允許將TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP連接，默認(rèn)為0，表示關(guān)閉；
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1表示開啟TCP連接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默認(rèn)為0，表示關(guān)閉。
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的通讯系统经验谈【一】TCP连接状态分析：SYNC_RECV，CLOSE_WAIT，TIME_WAIT的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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