tcp的2MSL问题

2MSL (Maximum Segment Lifetime)TIME_WAIT状态的存在有两个理由:

  1. 让4次挥手关闭流程更加可靠;4次挥手的最后一个ACK是是由主动关闭方发送出去的,若这个ACK丢失,被动关闭方会再次发一个FIN过来。若主动关闭方能够保持一个2MSL的TIME_WAIT状态,则有更大的机会让丢失的ACK被再次发送出去。

  2. 防止lost duplicate对后续新建正常链接的传输造成破坏。

    lost duplicate在实际的网络中非常常见,经常是由于路由器产生故障,路径无法收敛,导致一个packet在路由器A,B,C之间做类似死循环的跳转。IP头部有个TTL,限制了一个包在网络中的最大跳数,因此这个包有两种命运,要么最后TTL变为0,在网络中消失;要么TTL在变为0之前路由器路径收敛,它凭借剩余的TTL跳数终于到达目的地。但非常可惜的是TCP通过超时重传机制在早些时候发送了一个跟它一模一样的包,并先于它达到了目的地,因此它的命运也就注定被TCP协议栈抛弃。

    另外一个概念叫做incarnation connection,指跟上次的socket pair一摸一样的新连接,叫做incarnation of previous connection。lost uplicate加上incarnation connection,则会对我们的传输造成致命的错误。

    TCP是流式的,所有包到达的顺序是不一致的,依靠序列号由TCP协议栈做顺序的拼接;假设一个incarnation connection这时收到的seq=1000, 来了一个lost duplicate为seq=1000,len=1000, 则TCP认为这个lost duplicate合法,并存放入了receive buffer,导致传输出现错误。通过一个2MSL TIME_WAIT状态,确保所有的lost duplicate都会消失掉,避免对新连接造成错误。

该状态为什么设计在主动关闭这一方:

  1. 发最后ACK的是主动关闭一方。
  2. 只要有一方保持TIME_WAIT状态,就能起到避免incarnation connection在2MSL内的重新建立,不需要两方都有。

如何正确对待2MSL TIME_WAIT?

RFC (Request For Comments),是一系列以编号排定的文件。收集了有关因特网相关资讯,以及UNIX和因特网社群的软件文件。

RFC要求socket pair在处于TIME_WAIT时,不能再起一个incarnation connection。但绝大部分TCP实现,强加了更为严格的限制。在2MSL等待期间,socket中使用的本地端口在默认情况下不能再被使用。

若A 10.234.5.5 : 1234和B 10.55.55.60 : 6666建立了连接,A主动关闭,那么在A端只要port为1234,无论对方的port和ip是什么,都不允许再起服务。这甚至比RFC限制更为严格,RFC仅仅是要求socket pair不一致,而实现当中只要这个port处于TIME_WAIT,就不允许起连接。这个限制对主动打开方来说是无所谓的,因为一般用的是临时端口;但对于被动打开方,一般是server,就悲剧了,因为server一般是熟知端口。比如http,一般端口是80,不可能允许这个服务在2MSL内不能起来。

解决方案是给服务器的socket设置SO_REUSEADDR选项,这样的话就算熟知端口处于TIME_WAIT状态,在这个端口上依旧可以将服务启动。当然,虽然有了SO_REUSEADDR选项,但sockt pair这个限制依旧存在。比如上面的例子,A通过SO_REUSEADDR选项依旧在1234端口上起了监听,但这时我们若是从B通过6666端口去连它,TCP协议会告诉我们连接失败,原因为Address already in use.

RFC 793中规定MSL为2分钟,实际应用中常用的是30秒,1分钟和2分钟等。

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