TCP的11种状态、连接以及断开过程

本文主要介绍传输层协议中的TCP协议的状态集合,已经连接和断开的过程。

定义

TCP(传输控制协议Transmission Control Protocol)是一种面向连接的、可靠的、基于8位字节流的传输层通信协议。

状态编码

名称 目标对象 说明
LISTEN S 服务器等待从任意远程TCP端口的连接请求。监听状态。
SYN-SENT C 客户端在发送连接请求后等待匹配的连接请求。通过connect()向服务器发出一个同步(SYNC)信号后进入此状态。
SYN-RECEIVED S 服务器已经收到同步(SYNC)信号,同时向客户端发送同步(SYNC)信号后,等待客户端的确认(ACK)请求。
ESTABLISHED S&C 服务器与客户端连接建立,可以开始发送数据。此时连接两端是平等的,属于全双工。
FIN-WAIT-1 S&C (服务器或客户端)主动关闭端调用close(),发出FIN请求包,表示本方的数据发送全部结束,等待TCP连接另一端的ACK确认包或FIN&ACK请求包。
FIN-WAIT-2 S&C 主动关闭端在FIN-WAIT-1状态下收到ACK确认包,进入等待远程TCP的连接终止请求的半关闭状态。此时可以接收数据,但不再发送数据。
CLOSE-WAIT S&C 被动关闭端接到FIN后,发出ACK以回应FIN请求,并进入等待本地用户的连接终止请求的半关闭状态。此时可以发送数据,但不再接收数据。
CLOSING S&C 已发出FIN请求,又收到对方发来的FIN后,进入等待对方对己方的连接终止(FIN)的确认(ACK)的状态。少见。
LAST-ACK S&C 被动关闭端全部数据发送完成后,向主动关闭端发送FIN,进入等待确认包的状态。
TIME-WAIT S/C 主动关闭端接收到FIN后,发送ACK包,等待足够时间以确保被动关闭端收到了终止请求的确认包。(一个连接可以在TIME-WAIT状态下维持最大四分钟,即最大分段寿命的2倍)
CLOSED S&C 完全没有连接。

连接过程(三次握手)

TCP连接建立过程

断开过程(四次挥手)

TCP连接断开过程

TCP参数介绍

Linux(version 2.6.32-358.el6.x86_64)下的TCP/IP内核参数表(/etc/sysctl.conf):

注:参数默认值和Linux内核版本有关,不同版本的默认值可能不同。优化值只是一项参考,建议根据操作系统版本和自身服务器性能定制,在未充分了解参数作用的情况下,切忌不要任性地调整这些参数,否则可能造成严重的后果。

需要注意一下,Linux version 2.6.32下的参数,mem_max要小于mem_default,是该版本的一个bug。

参数 描述 默认值 优化值
net.core.rmem_default 默认TCP数据接收窗口大小(Bytes) 229376 256960
net.core.rmem_max 最大TCP数据接口窗口大小(Bytes) 131071 513920
net.core.wmem_default 默认TCP数据发送窗口大小(Bytes) 229376 256960
net.core.rmem_max 最大TCP数据发送窗口大小(Bytes) 131071 513920
net.core.netdev_max_backlog 在每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时,允许送到队列的数据包的最大数量 1000 2000
net.core.sommaxconn 定义了系统中每个端口最大的监听队列的长度,为全局参数 128 2048
net.core.optmem_max 每个套接字所允许的最大缓冲区大小 20480 81920
net.ipv4.tcp_mem 确定TCP栈应该如何反映内存使用,每个值的单位都是内存页(通常是4KB)。第一个值是内存使用下限;第二个值是内存压力模式开始对缓冲区使用应用压力的上限;第三个值是内存使用上限。在这个层次上可以将报文丢弃,从而减少对内存的使用。 94011 125351 188022 131072 262144 524288
net.ipv4.tcp_rmem 为自动调优定义socket使用的内存。第一个值是为socket接收缓冲区分配的最少字节数;第二个值是默认值(该值会被rmem_default覆盖),缓冲区在系统负载不重的情况下可以增长到这个值;第三个值是接收缓冲区空间的最大字节数(该值会被rmem_max覆盖) 4096 87380 4011232 8760 256960 4088000
net.ipv4.tcp_wmem 为自动调优定义socket使用的内存。第一个值是为socket发送缓冲区分配的最少字节数;第二个值是默认值(该值会被wmem_default覆盖),缓冲区在系统负载不重的情况下可以增长到这个值;第三个值是发送缓冲区空间的最大字节数(该值会被wmem_max覆盖) 4096 87380 4011232 8760 256960 4088000
net.ipv4.tcp_keepalive_time TCP发送keepalive探测消息的间隔时间(秒),用于确认TCP连接是否有效。 7200 1800
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl 探测消息未获得响应时,重发该消息的间隔时间(秒)。 75 30
net.ipv4.tcp_keepalive_probes 在认定TCP连接失效之前,最多发送多少个keepalive探测消息。 9 3
net.ipv4.tcp_sack 启用有选择的应答(1表示启用),通过有选择地应答乱序接收到的报文来提高性能,让发送者只发送丢失的报文段,(对于广域网通信来说)这个选项应该启用,但是会增加对CPU的占用。 1 1
net.ipv4.tcp_fack 启用转发应答,可以进行有选择应答(SACK)从而减少拥塞情况的发生,这个选项也应该启用 1 1
net.ipv4.tcp_timestamps TCP时间戳(会在TCP包头增加12个字节),以一种比重发超时更精确的方法来启用对RTT的计算,为实现更好的性能应该启用该选项。 1 1
net.ipv4.tcp_window_scaling 启用RFC 1323定义的window scaling,要支持超过64KB的TCP窗口,必须启用该值,TCP连接双方都启用时才生效 1 1
net.ipv4.tcp_syncookies 表示是否打开TCP同步标签(syncookie),内核必须打开了CONFIG_SYN_COOKIES项进行编译,同步标签可以防止一个套接字在有过多试图连接到达时引起过载 1 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse 表示是否允许将处于TIME-WAIT状态的socket(TIME-WAIT的端口)用于新的TCP连接 0 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle 能够更快地回收TIME-WAIT套接字 0 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout 对于本端断开的socket连接,TCP保持在FIN-WAIT-2状态的时间(秒)。对方可能会断开连接或一直不结束连接或不可预料的进程死亡。 60 30
net.ipv4.ip_local_port_range 表示TCP/UDP协议允许使用的本地端口号 32768 61000 1024 65000
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog 对于还未获得对方确认的连接请求,可保存在队列中的最大数目。如果服务器经常出现过载,可以尝试增加这个值。 2048 2048
net.ipv4.tcp_low_latency 允许TCP/IP栈适应在高吞吐量情况下低延时的情况,这个选项应该禁用。 0
net.ipv4.tcp_westwood 启用发送者端的拥塞控制算法,它可以维护对吞吐量的评估,并试图对带宽的整体利用情况进行优化,对于WAN通信来说应该启用这个选项。 0
net.ipv4.tcp_bic 快速长距离网络启用Binary Increase Congestion,这样可以更好地利用以GB速度进行操作的链接,对于WAN通信应该启用这个选项。 1