Linux 查看tcp 请求中的各个状态数据，如timewait

netstat -n | awk '/^tcp/ {++state[$NF]} END {for(key in state) print key,"\t",state[key]}'

会得到类似下面的结果，具体数字会有所不同：

LAST_ACK 1
SYN_RECV 14
ESTABLISHED 79
FIN_WAIT1 28
FIN_WAIT2 3
CLOSING 5
TIME_WAIT 1669

状态：描述
CLOSED：无连接是活动的或正在进行
LISTEN：服务器在等待进入呼叫
SYN_RECV：一个连接请求已经到达，等待确认
SYN_SENT：应用已经开始，打开一个连接
ESTABLISHED：正常数据传输状态
FIN_WAIT1：应用说它已经完成
FIN_WAIT2：另一边已同意释放
ITMED_WAIT：等待所有分组死掉
CLOSING：两边同时尝试关闭
TIME_WAIT：另一边已初始化一个释放
LAST_ACK：等待所有分组死掉

也就是说，这条命令可以把当前系统的网络连接状态分类汇总。

下面解释一下为啥要这样写：

一个简单的管道符连接了netstat和awk命令。

------------------------------------------------------------------

每个TCP报文在网络内的最长时间，就称为MSL（Maximum Segment Lifetime），它的作用和IP数据包的TTL类似。

RFC793指出，MSL的值是2分钟，但是在实际的实现中，常用的值有以下三种：30秒，1分钟，2分钟。

注意一个问题，进入TIME_WAIT状态的一般情况下是客户端，大多数服务器端一般执行被动关闭，不会进入TIME_WAIT状态，当在服务

器端关闭某个服务再重新启动时，它是会进入TIME_WAIT状态的。

举例：
1.客户端连接服务器的80服务，这时客户端会启用一个本地的端口访问服务器的80，访问完成后关闭此连接，立刻再次访问服务器的

80，这时客户端会启用另一个本地的端口，而不是刚才使用的那个本地端口。原因就是刚才的那个连接还处于TIME_WAIT状态。
2.客户端连接服务器的80服务，这时服务器关闭80端口，立即再次重启80端口的服务，这时可能不会成功启动，原因也是服务器的连

接还处于TIME_WAIT状态。

检查net.ipv4.tcp_tw当前值，将当前的值更改为1分钟：
[root@aaa1 ~]# sysctl -a|grep net.ipv4.tcp_tw
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 0
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 0
[root@aaa1 ~]#

vi /etc/sysctl
增加或修改net.ipv4.tcp_tw值：
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1

使内核参数生效：
[root@aaa1 ~]# sysctl -p

[root@aaa1 ~]# sysctl -a|grep net.ipv4.tcp_tw
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1

用netstat再观察正常

这里解决问题的关键是如何能够重复利用time_wait的值，我们可以设置时检查一下time和wait的值
#sysctl -a | grep time | grep wait
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_time_wait = 120
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_close_wait = 60
net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_fin_wait = 120

问一下TIME_WAIT有什么问题，是闲置而且内存不回收吗？

是的，这样的现象实际是正常的，有时和访问量大有关，设置这两个参数： reuse是表示是否允许重新应用处于TIME-WAIT状态的

socket用于新的TCP连接； recyse是加速TIME-WAIT sockets回收

Q: 我正在写一个unix server程序，不是daemon，经常需要在命令行上重启它，绝大
多数时候工作正常，但是某些时候会报告"bind: address in use"，于是重启失
败。

A: Andrew Gierth
server程序总是应该在调用bind()之前设置SO_REUSEADDR套接字选项。至于
TIME_WAIT状态，你无法避免，那是TCP协议的一部分。

Q: 如何避免等待60秒之后才能重启服务

A: Erik Max Francis

使用setsockopt，比如

--------------------------------------------------------------------------
int option = 1;

if ( setsockopt ( masterSocket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &option,
sizeof( option ) ) < 0 )
{
die( "setsockopt" );
}
--------------------------------------------------------------------------

Q: 编写 TCP/SOCK_STREAM 服务程序时，SO_REUSEADDR到底什么意思？

A: 这个套接字选项通知内核，如果端口忙，但TCP状态位于 TIME_WAIT ，可以重用
端口。如果端口忙，而TCP状态位于其他状态，重用端口时依旧得到一个错误信息，
指明"地址已经使用中"。如果你的服务程序停止后想立即重启，而新套接字依旧
使用同一端口，此时 SO_REUSEADDR 选项非常有用。必须意识到，此时任何非期
望数据到达，都可能导致服务程序反应混乱，不过这只是一种可能，事实上很不
可能。

一个套接字由相关五元组构成，协议、本地地址、本地端口、远程地址、远程端
口。SO_REUSEADDR 仅仅表示可以重用本地本地地址、本地端口，整个相关五元组
还是唯一确定的。所以，重启后的服务程序有可能收到非期望数据。必须慎重使
用 SO_REUSEADDR 选项。

Q: 在客户机/服务器编程中(TCP/SOCK_STREAM)，如何理解TCP自动机 TIME_WAIT 状
态？

A: MSL(最大分段生存期)指明TCP报文在Internet上最长生存时间，每个具体的TCP实现
都必须选择一个确定的MSL值。RFC 1122建议是2分钟，但BSD传统实现采用了30秒。

TIME_WAIT 状态最大保持时间是2 * MSL，也就是1-4分钟。

IP头部有一个TTL，最大值255。尽管TTL的单位不是秒(根本和时间无关)，我们仍需
假设，TTL为255的TCP报文在Internet上生存时间不能超过MSL。

TCP报文在传送过程中可能因为路由故障被迫缓冲延迟、选择非最优路径等等，结果
发送方TCP机制开始超时重传。前一个TCP报文可以称为"漫游TCP重复报文"，后一个
TCP报文可以称为"超时重传TCP重复报文"，作为面向连接的可靠协议，TCP实现必须
正确处理这种重复报文，因为二者可能最终都到达。

一个通常的TCP连接终止可以用图描述如下：

client server
FIN M
close -----------------> (被动关闭)
ACK M+1
<-----------------
FIN N
<----------------- close
ACK N+1
----------------->

为什么需要 TIME_WAIT 状态？

假设最终的ACK丢失，server将重发FIN，client必须维护TCP状态信息以便可以重发
最终的ACK，否则会发送RST，结果server认为发生错误。TCP实现必须可靠地终止连
接的两个方向(全双工关闭)，client必须进入 TIME_WAIT 状态，因为client可能面
临重发最终ACK的情形。

{
scz 2001-08-31 13:28

先调用close()的一方会进入TIME_WAIT状态
}

此外，考虑一种情况，TCP实现可能面临先后两个同样的相关五元组。如果前一个连
接处在 TIME_WAIT 状态，而允许另一个拥有相同相关五元组的连接出现，可能处理
TCP报文时，两个连接互相干扰。使用 SO_REUSEADDR 选项就需要考虑这种情况。

为什么 TIME_WAIT 状态需要保持 2MSL 这么长的时间？

如果 TIME_WAIT 状态保持时间不足够长(比如小于2MSL)，第一个连接就正常终止了。
第二个拥有相同相关五元组的连接出现，而第一个连接的重复报文到达，干扰了第二
个连接。TCP实现必须防止某个连接的重复报文在连接终止后出现，所以让TIME_WAIT
状态保持时间足够长(2MSL)，连接相应方向上的TCP报文要么完全响应完毕，要么被
丢弃。建立第二个连接的时候，不会混淆。

A: 小四

在Solaris 7下有内核参数对应 TIME_WAIT 状态保持时间

# ndd -get /dev/tcp tcp_time_wait_interval
240000
# ndd -set /dev/tcp tcp_time_wait_interval 1000

缺省设置是240000ms，也就是4分钟。如果用ndd修改这个值，最小只能设置到1000ms，
也就是1秒。显然内核做了限制，需要Kernel Hacking。

# echo "tcp_param_arr/W 0t0" | adb -kw /dev/ksyms /dev/mem
physmem 3b72
tcp_param_arr: 0x3e8 = 0x0
# ndd -set /dev/tcp tcp_time_wait_interval 0

我不知道这样做有什么灾难性后果，参看<>的声明。

Q: TIME_WAIT 状态保持时间为0会有什么灾难性后果？在普遍的现实应用中，好象也
就是服务器不稳定点，不见得有什么灾难性后果吧？

D: rain@bbs.whnet.edu.cn

Linux 内核源码 /usr/src/linux/include/net/tcp.h 中

#define TCP_TIMEWAIT_LEN (60*HZ) /* how long to wait to successfully
* close the socket, about 60 seconds */

最好不要改为0，改成1。端口分配是从上一次分配的端口号+1开始分配的，所以一般
不会有什么问题。端口分配算法在tcp_ipv4.c中tcp_v4_get_port中。

二、服务器出现TIME_WAIT状态

到此为止，都是从内核上修改保持TIME_WAIT状态的时间参数来保证正确的进行，一般情况下出现TIME_WAIT状态的都是客户端，在业务逻辑中尽量让客户端主动关闭连接，这样也就将TIME_WAIT变相的转载了。但是在有些业务中必须让服务器主动关闭连接。

对于基于TCP的HTTP协议，关闭TCP连接的是Server端，这样，Server端会进入TIME_WAIT状态，可想而知，对于访问量大的Web Server，会存在大量的TIME_WAIT状态，假如server一秒钟接收1000个请求，那么就会积压240*1000=240，000个TIME_WAIT的记录，维护这些状态给Server带来负担。当然现代操作系统都会用快速的查找算法来管理这些TIME_WAIT，所以对于新的TCP连接请求，判断是否hit中一个TIME_WAIT不会太费时间，但是有这么多状态要维护总是不好。

HTTP协议1.1版规定default行为是Keep-Alive，也就是会重用TCP连接传输多个request/response，一个主要原因就是发现了这个问题。还有一个方法减缓TIME_WAIT压力就是把系统的2*MSL时间减少，因为240秒的时间实在是忒长了点，对于Windows，修改注册表，在HKEY_LOCAL_MACHINE\ SYSTEM\CurrentControlSet\Services\ Tcpip\Parameters上添加一个DWORD类型的值TcpTimedWaitDelay，一般认为不要少于60，不然可能会有麻烦。

对于大型的服务，一台server搞不定，需要一个LB(Load Balancer)把流量分配到若干后端服务器上，如果这个LB是以NAT方式工作的话，可能会带来问题。假如所有从LB到后端Server的IP包的source address都是一样的(LB的对内地址），那么LB到后端Server的TCP连接会受限制，因为频繁的TCP连接建立和关闭，会在server上留下TIME_WAIT状态，而且这些状态对应的remote address都是LB的，LB的source port撑死也就60000多个(2^16=65536,1~1023是保留端口，还有一些其他端口缺省也不会用），每个LB上的端口一旦进入Server的TIME_WAIT黑名单，就有240秒不能再用来建立和Server的连接，这样LB和Server最多也就能支持300个左右的连接。如果没有LB，不会有这个问题，因为这样server看到的remote address是internet上广阔无垠的集合，对每个address，60000多个port实在是够用了。

一开始我觉得用上LB会很大程度上限制TCP的连接数，但是实验表明没这回事，LB后面的一台Windows Server 2003每秒处理请求数照样达到了600个，难道TIME_WAIT状态没起作用？用Net Monitor和netstat观察后发现，Server和LB的XXXX端口之间的连接进入TIME_WAIT状态后，再来一个LB的XXXX端口的SYN包，Server照样接收处理了，而是想像的那样被drop掉了。翻书，从书堆里面找出覆满尘土的大学时代买的《UNIX Network Programming, Volume 1, Second Edition: Networking APIs: Sockets and XTI》，中间提到一句，对于BSD-derived实现，只要SYN的sequence number比上一次关闭时的最大sequence number还要大，那么TIME_WAIT状态一样接受这个SYN，难不成Windows也算BSD-derived?有了这点线索和关键字(BSD)，找到这个post，在NT4.0的时候，还是和BSD-derived不一样的，不过Windows Server 2003已经是NT5.2了，也许有点差别了。

做个试验，用Socket API编一个Client端，每次都Bind到本地一个端口比如2345，重复的建立TCP连接往一个Server发送Keep-Alive=false的HTTP请求，Windows的实现让sequence number不断的增长，所以虽然Server对于Client的2345端口连接保持TIME_WAIT状态，但是总是能够接受新的请求，不会拒绝。那如果SYN的Sequence Number变小会怎么样呢？同样用Socket API，不过这次用Raw IP，发送一个小sequence number的SYN包过去，Net Monitor里面看到，这个SYN被Server接收后如泥牛如海，一点反应没有，被drop掉了。

按照书上的说法，BSD-derived和Windows Server 2003的做法有安全隐患，不过至少这样至少不会出现TIME_WAIT阻止TCP请求的问题，当然，客户端要配合，保证不同TCP连接的sequence number要上涨不要下降。