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面试必备TCP(二):四次挥手(四次挥手面试题)

baijin 2025-05-03 12:07:06 博客文章 11 ℃ 0 评论

如图所示:

数据传输完毕后,双方都可释放连接。最开始的时候,客户端和服务器都是处于ESTABLISHED状态,然后客户端主动关闭,服务器被动关闭。

  1. 客户端进程发出连接释放报文,并且停止发送数据。释放数据报文首部,FIN=1,其序列号为seq=u(等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1),此时,客户端进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态。 TCP规定,FIN报文段即使不携带数据,也要消耗一个序号。
  2. 服务器收到连接释放报文,发出确认报文,ACK=1,ack=u+1,并且带上自己的序列号seq=v,此时,服务端就进入了CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。TCP服务器通知高层的应用进程,客户端向服务器的方向就释放了,这时候处于半关闭状态,即客户端已经没有数据要发送了,但是服务器若发送数据,客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间,也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
  3. 客户端收到服务器的确认请求后,此时,客户端就进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态,等待服务器发送连接释放报文(在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据)。
  4. 服务器将最后的数据发送完毕后,就向客户端发送连接释放报文,FIN=1,ack=u+1,由于在半关闭状态,服务器很可能又发送了一些数据,假定此时的序列号为seq=w,此时,服务器就进入了LAST-ACK(最后确认)状态,等待客户端的确认。
  5. 客户端收到服务器的连接释放报文后,必须发出确认,ACK=1,ack=w+1,而自己的序列号是seq=u+1,此时,客户端就进入了TIME-WAIT(时间等待)状态。注意此时TCP连接还没有释放,必须经过2MSL(最长报文段寿命)的时间后,当客户端撤销相应的TCB后,才进入CLOSED状态。
  6. 服务器只要收到了客户端发出的确认,立即进入CLOSED状态。同样,撤销TCB后,就结束了这次的TCP连接。可以看到,服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

TIME_WAIT:主动要求关闭的机器表示收到了对方的FIN报文,并发送出了ACK报文,进入TIME_WAIT状态,等2MSL后即可进入到CLOSED状态。如果FIN_WAIT_1状态下,同时收到待FIN标识和ACK标识的报文时,可以直接进入TIME_WAIT状态,而无需经过FIN_WAIT_2状态。

CLOSE_WAIT:被动关闭的机器收到对方请求关闭连接的FIN报文,在第一次ACK应答后,马上进入CLOSE_WAIT状态。这种状态其实标识在等待关闭,并且通知应用发送剩余数据,处理现场信息,关闭相关资源。


为什么客户端最后还要等待2MSL?

MSL(Maximum Segment Lifetime),TCP允许不同的实现可以设置不同的MSL值。

第一,保证客户端发送的最后一个ACK报文能够到达服务器,因为这个ACK报文可能丢失。

站在服务器的角度看来,我已经发送了FIN+ACK报文请求断开了,客户端还没有给我回应,应该是我发送的请求断开报文它没有收到,于是服务器又会重新发送一次。而客户端就能在这个2MSL时间段内收到这个重传的报文,接着给出回应报文,并且会重启2MSL计时器。

如果客户端收到服务端的FIN+ACK报文后,发送一个ACK给服务端之后就“自私”地立马进入CLOSED状态,可能会导致服务端无法确认收到最后的ACK指令,也就无法进入CLOSED状态,这是客户端不负责任的表现。

第二,防止失效请求。防止类似与“三次握手”中提到了的“已经失效的连接请求报文段”出现在本连接中。

客户端发送完最后一个确认报文后,在这个2MSL时间中,就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失。这样新的连接中不会出现旧连接的请求报文。在TIME_WAIT状态无法真正释放句柄资源,在此期间,Socket中使用的本地端口在默认情况下不能再被使用。

该限制对于客户端机器来说是无所谓的,但对于高并发服务器来说,会极大地限制有效连接的创建数量,称为性能瓶颈。所以建议将高并发服务器TIME_WAIT超时时间调小。RFC793中规定MSL为2分钟。但是在当前的高速网络中,2分钟的等待时间会造成资源的极大浪费,在高并发服务器上通常会使用更小的值。

在服务器上通过变更/etc/sysctl.conf文件来修改该默认net.ipv4.tcp_fin_timout=30(建议小30s)。修改完之后执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效。

通过如下命令查看各连接状态的技术情况:

[root@node1 ~]# netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'TIME_WAIT 63ESTABLISHED 13

为什么建立连接是三次握手,关闭连接却是四次挥手呢?

建立连接的时候, 服务器在LISTEN状态下,收到建立连接请求的SYN报文后,把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。

而关闭连接时,服务器收到对方的FIN报文时,仅仅表示对方不再发送数据了,但是还能接收数据,而自己也未必全部数据都发送给对方了。

所以己方可以立即关闭,也可以发送一些数据给对方后,再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接,因此,己方ACK和FIN一般都会分开发送,从而导致多了一次。

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