TCP的TIME-WAIT

原文连接：http://vincent.bernat.im/en/blog/2014-tcp-time-wait-state-linux.html

以下为对原文的阅读笔记

说明：
主动关闭的一方称为local end，被动关闭的一方称为remote end
本地IP、本地端口、远端IP、远端端口这一“四元组”称为quadruplet，也称为socket

1、TIME_WAIT主要是为了解决两个问题：
a.delayed packet：新连接能够丢弃旧连接的延时到达的数据包
b.LAST ACK：确保remote end，在local end发送的ack丢失的情况下，仍能完成关闭，而不是永远处于LAST ACK状态：
如果remote end永远处于LAST ACK，则对于local end新的握手请求，会返回RST；这样，双方就再也建立不起连接了

2、TIME-WAIT带来的问题主要是端口不够用，TIME-WAIT连接占用的内存和CPU其实并不多。如果local end和remote end都可以增加端口、增加IP，那最好不过了

3、如果确实需要“对付”TIME-WAIT，有几种方法：

a.disable socket lingering
原理就是在close时不是走正常的关闭流程，而是直接RST，这样就不会进入TIME-WAIT
但对于non-blocking的进程来说，也有可能进入TIME-WAIT：如果close后剩余数据在超时前能成功发送

b.net.ipv4.tcp_tw_reuse
只对outgoing connection有效
主要原理就是利用TCP的时间戳选项。如果新报文的时间戳比旧报文的大，则重用旧的quadruplet
delayed packet：丢弃过时的报文
LAST ACK：处于LAST ACK状态的remote end，在local end再次发起握手时，重传FIN，然后local end发送RST关闭旧连接，然后再建立新连接。因此，新连接的建立可能会有轻微的延时

c.net.ipv4.tcp_tw_recycle
对incoming and outgoing connections都有效
利用RTT减少处于TIME-WAIT状态的连接的存活时间，也就是，更快的回收quadruplet
delayed packet：同样是丢弃过时的报文。如果TIME-WAIT状态结束了，则表示是新连接了，不丢弃
LAST ACK：处理同net.ipv4.tcp_tw_reuse
这个方法带来的问题就是，NAT可能有多个内网机器，这些机器之间不共享时间戳，因此会导致那些时间戳小的机器无法连接

（不是很理解的是，tcp_tw_reuse和tcp_tw_recycle都是基于时间戳，为什么tcp_tw_recycle会有NAT的问题，而tcp_tw_reuse没有呢）

后面两种方法都需要tcp_timestamps

4、很多时候TIME-WAIT并不是一个问题，而是一个“需要我们深入理解”的朋友