主动方的优化

注：主动关闭连接的一方才有TIME_WAIT状态。

主动关闭方和被动关闭方的优化思路也不同，下面将进行分别讨论：

主动方的优化

关闭连接的方式通常有两种，分别是 RST 报文关闭和 FIN 报文关闭。

如果进程异常退出了，内核就会发送 RST 报文来关闭，它可以不走四次挥手流程，是一个暴力关闭连接的方式。

安全关闭连接的方式必须通过四次挥手，它由进程调用 close 和 shutdown 函数发起 FIN 报文（shutdown 参数须传入 SHUT_WR 或者 SHUT_RDWR 才会发送 FIN）。

1、close 和 shutdown 有什么区别

调用了 close 函数意味着完全断开连接，完全断开不仅指无法接收数据，而且也不能发送数据。

此时，调用了 close 函数的一方的连接叫做「孤儿连接」，如果你用 netstat -p 命令，会发现连接对应的进程名为空。

使用 close 函数关闭连接是不优雅的。于是，就出现了一种优雅关闭连接的 shutdown 函数，它可以控制只关闭一个方向的连接。

其中第二个参数决定断开连接的方式，主要有三种：

（2）SHUT_WR(1)

关闭连接的「写」这个方向，这就是常被称为「半关闭」的连接。如果发送缓冲区还有未发送的数据，将被立即发送出去，并发送一个 FIN 报文给对端。

（3）SHUT_RDWR(2)

相当于 SHUT_RD 和 SHUT_WR 操作各一次，关闭套接字的读和写两个方向。

2、FIN_WAIT1状态的优化

如果 FIN_WAIT1 状态连接很多，我们就需要考虑降低 tcp_orphan_retries 的值。当重传次数超过 tcp_orphan_retries 时，连接就会直接关闭掉（即：新增的孤儿连接将不再走四次挥手，而是直接发送 RST 复位报

文强制关闭）。

注：tcp_max_orphans 参数，定义了「孤儿连接」的最大数量。

3、FIN_WAIT2状态的优化

当主动方收到 ACK 报文后，会处于 FIN_WAIT2 状态，就表示主动方的发送通道已经关闭，接下来将等待对方发送 FIN 报文，关闭对方的发送通道。

这时，如果连接是用 shutdown 函数关闭的，主动方连接可以一直处于 FIN_WAIT2 状态，因为它可能还可以发送或接收数据。

但对于 close 函数关闭的孤儿连接，由于无法再发送和接收数据，所以这个状态不可以持续太久，而 tcp_fin_timeout 控制了这个状态下连接的持续时长，默认值是 60 秒（与 TIME_WAIT 状态持续的时间是相同

的）。它意味着对于孤儿连接（调用 close 关闭的连接），如果在 60 秒后还没有收到 FIN 报文，连接就会直接关闭。

4、TIME_WAIT状态的优化

TIME_WAIT的状态尤其重要，主要是两个原因

（1）防止收到历史数据，从而导致数据错乱的问题

若TIME_WAIT等待时间过短，被延迟的数据包抵达后会发生什么呢？

TIME_WAIT设计为2MSL，足以让两个方向上的数据包都被丢弃，使得原来连接的数据包在网络中都自然消失，再出现的数据包一定都是新建立连接所产生的。

注：

MSL 全称是 Maximum Segment Lifetime，它定义了一个报文在网络中的最长生存时间（报文每经过一次路由器的转发，IP 头部的 TTL 字段就会减 1，减到 0 时报文就被丢弃，这就限制了报文的最长存活时间）。

（2）为什么是 2 MSL 的时长呢？

这其实是相当于至少允许报文丢失一次。比如，若 ACK 在一个 MSL 内丢失，这样被动方᯿发的 FIN 会在第 2 个 MSL 内到达，TIME_WAIT 状态的连接可以应对。

在Linux系统中，MSL的值固定为30秒。

等待足够的时间以确保最后的ACK能让被动关闭方接收，从而帮助其正确关闭

（3）假设TIME_WAIT没有等待或等待的时间过短，断开连接会造成什么？

如上图红色框框客户端四次挥手的最后一个 ACK 报文如果在网络中被丢失了，此时如果客户端 TIMEWAIT 过短或没有，则就直接进入了 CLOSE 状态了，那么服务端则会一直处在 LAST-ACK 状态。

当客户端发起建立连接的 SYN 请求报文后，服务端会发送 RST 报文给客户端，连接建立的过程就会被终止。

注：

Linux 提供了 tcp_max_tw_buckets 参数，当 TIME_WAIT 的连接数量超过该参数时，新关闭的连接就不再经历 TIME_WAIT 而直接关闭。查看系统的TIME_WAIT的连接数量：

但tcp_max_tw_buckets 也不是越大越好，毕竟内存和端口都是有限的。

还有一种方式是复用处于TIME_WAIT状态的连接，那就是打开 tcp_tw_reuse 参数。

但是需要注意，该参数是只用于客户端（建立连接的发起方），因为是在调用 connect() 时起作用的，而对于服务端（被动连接方）是没有用的。

tcp_tw_reuse 从协议角度理解是安全可控的，可以复用处于 TIME_WAIT 的端口为新的连接所用。

什么是协议角度理解的安全可控呢？

主要有两点：

（1）只适用于连接发起方，也就是 C/S 模型中的客户端；

（2）对应的 TIME_WAIT 状态的连接创建时间超过 1 秒才可以被复用。

使用这个选项，还有一个前提，需要打开对 TCP 时间戳的支持（对方也要打开）。

由于引入了时间戳，带来了一些好处：