https://dev.twsiyuan.com/2017/09/tcp-states.html
在開發(fā)基於 HTTP 的網(wǎng)路應(yīng)用服務(wù)時(shí)，當(dāng)有大量連線要求，或是與長連線 (Persistent connection) 要求時(shí)，常常遇到底層 TCP 的連線斷線錯(cuò)誤，導(dǎo)致服務(wù)不穩(wěn)定。因此研究了解 TCP 的連線狀態(tài)機(jī)制，並嘗試用自己的方式整理筆記，希望能從基礎(chǔ)知識(shí)中找到解決錯(cuò)誤的線索，或是任何能更進(jìn)一步優(yōu)化服務(wù)的手段。
僅紀(jì)錄 TCP 連線狀態(tài)以及建立或是斷開連線流程，關(guān)於進(jìn)一步的 TCP 封包協(xié)定可參考 Reference 連線。
TCP 建立連線 (Open)
通常的 TCP 連線建立流程與狀態(tài)，需要三次的訊息交換來建立連線 (three-way handshaking)：
TCP 建立連線流程圖
其中左邊通常為 server，右邊則為 client，文字流程描述：
- Server 建立 TCB，開啟監(jiān)聽連線，進(jìn)入狀態(tài) LISTENING
- Client 發(fā)出連線要求 SYN，進(jìn)入狀態(tài) SYN-SENT，等待回應(yīng)
- Server 收到 SYN 要求，回應(yīng)連線傳送 SYN+ACK，並進(jìn)入狀態(tài) SYN-RCVD (SYN-RECEIVED)
- Client 收到 SYN+ACK 確認(rèn)完成連線進(jìn)入狀態(tài) ESTABLISHED，並送出 ACK
- Server 收到 ACK 確認(rèn)連線完成，也進(jìn)入狀態(tài) ESTABLISHED
- 雙方開始傳送交換資料
該些名詞與狀態(tài)說明：
- CLOSED：連線關(guān)閉狀態(tài)
- LISTENING：監(jiān)聽狀態(tài)，被動(dòng)等待連線
- SYN-SENT：主動(dòng)送出連線要求 SYN，並等待對(duì)方回應(yīng)
- SYN-RCVD：收到連線要求 SYN，送出己方的 SYN+ACK 後，等待對(duì)方回應(yīng)
- ESTABLISHED：確定完成連線，可開始傳輸資料
- TCB：Transmission Control Block，see wiki
- SYN：Synchronous，表示與對(duì)方建立連線的同步符號(hào)
- ACK：Acknowledgement，表示發(fā)送的數(shù)據(jù)已收到無誤
在建立連線時(shí)，可能會(huì)發(fā)生雙方同步建立連線的情形 (Simultaneous open)，常見於 P2P 的應(yīng)用中，其 TCP 建立連線的流程不太一樣：
TCP 同步建立連線流程圖
畫成 TCP 狀態(tài)流程圖會(huì)是這樣：
TCP Open 狀態(tài)圖
TCP 斷開連線 (Close)
TCP 關(guān)閉流程如下，比建立連線還要複雜一些，需要經(jīng)過四次的訊息交換 (four-way handshaking)，要注意的是可以是由 server 發(fā)起主動(dòng)關(guān)閉，抑或是 client 發(fā)起主動(dòng)關(guān)閉：
TCP 關(guān)閉連線流程圖
其中左邊通常為 client 狀態(tài) (由 client 主動(dòng)發(fā)起關(guān)閉連線)，右邊則為 server 狀態(tài)，文字流程描述：
- Client 準(zhǔn)備關(guān)閉連線，發(fā)出 FIN，進(jìn)入狀態(tài) FIN-WAIT-1
- Server 收到 FIN，發(fā)回收到的 ACK，進(jìn)入狀態(tài) CLOSE-WAIT，並通知 App 準(zhǔn)備斷線
- Client 收到 ACK，進(jìn)入狀態(tài) FIN-WAIT-2，等待 server 發(fā)出 FIN
- Server 確認(rèn) App 處理完斷線請(qǐng)求，發(fā)出 FIN，並進(jìn)入狀態(tài) LAST-ACK
- Client 收到 FIN，並回傳確認(rèn)的 ACK，進(jìn)入狀態(tài) TIME-WAIT，等待時(shí)間過後正式關(guān)閉連線
- Server 收到 ACK，便直接關(guān)閉連線
該些名詞與狀態(tài)說明：
- ESTABLISHED：連線開啟狀態(tài)
- CLOSE-WAIT：等待連線關(guān)閉狀態(tài)，等待 App 回應(yīng)
- LAST-ACK：等待連線關(guān)閉狀態(tài)，等待遠(yuǎn)端回應(yīng) ACK 後，便關(guān)閉連線
- FIN-WAIT-1：等待連線關(guān)閉狀態(tài)，等待遠(yuǎn)端回應(yīng) ACK
- FIN-WAIT-2：等待連線關(guān)閉狀態(tài)，等待遠(yuǎn)端回應(yīng) FIN
- TIME-WAIT：等待連線關(guān)閉狀態(tài)，等段一段時(shí)候，保證遠(yuǎn)端有收到其 ACK 關(guān)閉連線 (網(wǎng)路延遲問題)
- CLOSED：連線關(guān)閉狀態(tài)
- FIN：表示關(guān)閉連線的同步符號(hào)
- ACK：Acknowledgement，表示發(fā)送的數(shù)據(jù)已收到無誤
有可能連線的雙方同時(shí)發(fā)起關(guān)閉，雖然機(jī)率還蠻低的：
TCP 同步關(guān)閉連線流程圖
這邊多一個(gè)狀態(tài)：
- CLOSING：等待連線關(guān)閉狀態(tài)，等待遠(yuǎn)端回應(yīng) ACK
畫成 TCP 狀態(tài)流程圖會(huì)是這樣：
TCP Close 狀態(tài)圖
查詢現(xiàn)在電腦的 TCP 狀態(tài)
查詢目前所有的連線狀態(tài) (Windows & Linux)：
netstat -a
Reference