TIME_WAIT详解
客户端与服务器端建立TCP/IP连接后关闭SOCKET后，服务器端连接的端口状态为TIME_WAIT.主动关闭的一方在发送最后一个 ack 后，就会进入 TIME_WAIT 状态 停留2MSL（max segment lifetime）时间，这个是TCP/IP必不可少的，也就是“解决”不了的,也就是TCP/IP设计者本来是这么设计的
主要有两个原因
1. 防止上一次连接中的包，迷路后重新出现，影响新连接
（经过2MSL，上一次连接中所有的重复包都会消失）
2. 可靠的关闭TCP连接
在主动关闭方发送的最后一个 ack(fin) ，有可能丢失，这时被动方会重新发fin, 如果这时主动方处于 CLOSED 状态 ，就会响应 rst 而不是 ack。所以主动方要处于 TIME_WAIT 状态，而不能是 CLOSED 。
TIME_WAIT 并不会占用很大资源的，除非受到攻击。
还有，如果一方 send 或 recv 超时，就会直接进入 CLOSED 状态
netstat -an
查看下，发现系统中有很多time_wait的连接。因此直接用一下命令查看详细情况
netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'
具体的解决方式
vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
// 表示开启SYN cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
//表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
//表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
//修改系統默认的 TIMEOUT 时间
/sbin/sysctl -p //保存后生效
目前看来最好的办法是让每个TIME_WAIT早点过期。
在linux上可以这么配置：
#让TIME_WAIT状态可以重用，这样即使TIME_WAIT占满了所有端口，也不会拒绝新的请求造成障碍
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_reuse
#让TIME_WAIT尽快回收，我也不知是多久，观察大概是一秒钟
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle
很多文档都会建议两个参数都配置上，但是我发现只用修改tcp_tw_recycle就可以解决问题的了，TIME_WAIT重用TCP协议本身就是不建议打开的。
不能重用端口可能会造成系统的某些服务无法启动，比如要重启一个系统监控的软件，它用了40000端口，而这个端口在软件重启过程中刚好被使用了，就可能会重启失败的。linux默认考虑到了这个问题，有这么个设定：
#查看系统本地可用端口极限值
cat /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range
用 这条命令会返回两个数字，默认是：32768 61000，说明这台机器本地能向外连接61000-32768=28232个连接，注意是本地向外连接， 不是这台机器的所有连接，不会影响这台机器的80端口的对外连接数。但这个数字会影响到代理服务器（nginx）对app服务器的最大连接数，因为 nginx对app是用的异步传输，所以这个环节的连接速度很快，所以堆积的连接就很少。假如nginx对app服务器之间的带宽出了问题或是app服务 器有问题，那么可能使连接堆积起来，这时可以通过设定nginx的代理超时时间，来使连接尽快释放掉，一般来说极少能用到28232个连接
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1、 time_wait的作用：
TIME_WAIT状态存在的理由： 1）可靠地实现TCP全双工连接的终止 在进行关闭连接四次挥手协议时，最后的ACK是由主动关闭端发出的，如果这个最终的ACK丢失，服务器将重发最终的FIN， 因此客户端必须维护状态信息允许它重发最终的ACK。如果不维持这个状态信息，那么客户端将响应RST分节，服务器将此分节解释成一个错误（在java中会抛出connection reset的SocketException)。 因而，要实现TCP全双工连接的正常终止，必须处理终止序列四个分节中任何一个分节的丢失情况，主动关闭的客户端必须维持状态信息进入TIME_WAIT状态。 2）允许老的重复分节在网络中消逝 TCP分节可能由于路由器异常而“迷途”，在迷途期间，TCP发送端可能因确认超时而重发这个分节，迷途的分节在路由器修复后也会被送到最终目的地，这个原来的迷途分节就称为lost duplicate。 在关闭一个TCP连接后，马上又重新建立起一个相同的IP地址和端口之间的TCP连接，后一个连接被称为前一个连接的化身（incarnation)，那么有可能出现这种情况，前一个连接的迷途重复分组在前一个连接终止后出现，从而被误解成从属于新的化身。 为了避免这个情况，TCP不允许处于TIME_WAIT状态的连接启动一个新的化身，因为TIME_WAIT状态持续2MSL，就可以保证当成功建立一个TCP连接的时候，来自连接先前化身的重复分组已经在网络中消逝。
2、大量TIME_WAIT造成的影响：
在高并发短连接的TCP服务器上，当服务器处理完请求后立刻主动正常关闭连接。这个场景下会出现大量socket处于TIME_WAIT状态。如果客户端的并发量持续很高，此时部分客户端就会显示连接不上。
我来解释下这个场景。主动正常关闭TCP连接，都会出现TIMEWAIT。
为什么我们要关注这个高并发短连接呢？有两个方面需要注意：
1. 高并发可以让服务器在短时间范围内同时占用大量端口，而端口有个0~65535的范围，并不是很多，刨除系统和其他服务要用的，剩下的就更少了。
2. 在这个场景中，短连接表示“业务处理+传输数据的时间 远远小于 TIMEWAIT超时的时间”的连接。
这里有个相对长短的概念，比如取一个web页面，1秒钟的http短连接处理完业务，在关闭连接之后，这个业务用过的端口会停留在TIMEWAIT状态几分钟，而这几分钟，其他HTTP请求来临的时候是无法占用此端口的(占着茅坑不拉翔)。
单用这个业务计算服务器的利用率会发现，服务器干正经事的时间和端口（资源）被挂着无法被使用的时间的比例是 1：几百，服务器资源严重浪费。（说个题外话，从这个意义出发来考虑服务器性能调优的话，长连接业务的服务就不需要考虑TIMEWAIT状态。同时，假如你对服务器业务场景非常熟悉，你会发现，在实际业务场景中，一般长连接对应的业务的并发量并不会很高。
综合这两个方面，持续的到达一定量的高并发短连接，会使服务器因端口资源不足而拒绝为一部分客户服务。同时，这些端口都是服务器临时分配，无法用SO_REUSEADDR选项解决这个问题。
关于time_wait的反思：
存在即是合理的，既然TCP协议能盛行四十多年，就证明他的设计合理性。所以我们尽可能的使用其原本功能。 依靠TIME_WAIT状态来保证我的服务器程序健壮，服务功能正常。 那是不是就不要性能了呢？并不是。如果服务器上跑的短连接业务量到了我真的必须处理这个TIMEWAIT状态过多的问题的时候，我的原则是尽量处理，而不是跟TIMEWAIT干上，非先除之而后快。 如果尽量处理了，还是解决不了问题，仍然拒绝服务部分请求，那我会采取负载均衡来抗这些高并发的短请求。持续十万并发的短连接请求，两台机器，每台5万个，应该够用了吧。一般的业务量以及国内大部分网站其实并不需要关注这个问题，一句话，达不到时才需要关注这个问题的访问量。
小知识点：
TCP协议发表：1974年12月，卡恩、瑟夫的第一份TCP协议详细说明正式发表。当时美国国防部与三个科学家小组签定了完成TCP/IP的协议，结果由瑟夫领衔的小组捷足先登，首先制定出了通过详细定义的TCP/IP协议标准。当时作了一个试验，将信息包通过点对点的卫星网络，再通过陆地电缆
，再通过卫星网络，再由地面传输，贯串欧洲和美国，经过各种电脑系统，全程9.4万公里竟然没有丢失一个数据位，远距离的可靠数据传输证明了TCP/IP协议的成功。
3、案列分析：
首先，根据一个查询TCP连接数，来说明这个问题。
netstat -ant|awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print (a,S[a])}'
LAST_ACK 14
SYN_RECV 348
ESTABLISHED 70
FIN_WAIT1 229
FIN_WAIT2 30
CLOSING 33
TIME_WAIT 18122
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
命令解释：
先来看看netstat： netstat -n Active Internet connections (w/o servers) Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State tcp 0 0 123.123.123.123:80 234.234.234.234:12345 TIME_WAIT 你实际执行这条命令的时候，可能会得到成千上万条类似上面的记录，不过我们就拿其中的一条就足够了。 再来看看awk： /^tcp/ 滤出tcp开头的记录，屏蔽udp, socket等无关记录。 state[]相当于定义了一个名叫state的数组 NF 表示记录的字段数，如上所示的记录，NF等于6 $NF 表示某个字段的值，如上所示的记录，$NF也就是$6，表示第6个字段的值，也就是TIME_WAIT state[$NF]表示数组元素的值，如上所示的记录，就是state[TIME_WAIT]状态的连接数 ++state[$NF]表示把某个数加一，如上所示的记录，就是把state[TIME_WAIT]状态的连接数加一 END 表示在最后阶段要执行的命令 for(key in state) 遍历数组
如何尽量处理TIMEWAIT过多?
编辑内核文件/etc/sysctl.conf，加入以下内容：
net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭； net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭； net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭。 net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系默认的 TIMEOUT 时间
然后执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效.
/etc/sysctl.conf是一个允许改变正在运行中的Linux系统的接口，它包含一些TCP/IP堆栈和虚拟内存系统的高级选项，修改内核参数永久生效。
简单来说，就是打开系统的TIMEWAIT重用和快速回收。
如果以上配置调优后性能还不理想，可继续修改一下配置：
vi /etc/sysctl.conf net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200 #表示当keepalive起用的时候，TCP发送keepalive消息的频度。缺省是2小时，改为20分钟。 net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000 #表示用于向外连接的端口范围。缺省情况下很小：32768到61000，改为1024到65000。 net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192 #表示SYN队列的长度，默认为1024，加大队列长度为8192，可以容纳更多等待连接的网络连接数。 net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000 #表示系统同时保持TIME_WAIT套接字的最大数量，如果超过这个数字，TIME_WAIT套接字将立刻被清除并打印警告信息。 默认为180000，改为5000。对于Apache、Nginx等服务器，上几行的参数可以很好地减少TIME_WAIT套接字数量，但是对于 Squid，效果却不大。此项参数可以控制TIME_WAIT套接字的最大数量，避免Squid服务器被大量的TIME_WAIT套接字拖死。
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