06_连接

连接

1. TIME-WAIT

Linux 系统停留在 TIME_WAIT 的时间为固定的 60 秒。

#define TCP_TIMEWAIT_LEN (60*HZ) 
/* how long to wait to destroy TIME-WAIT state, about 60 seconds	*/ 

只有发起连接终止的一方会进入 TIME_WAIT 状态。2MSL 的时间是从主机 1 接收到 FIN 后发送 ACK 开始计时的。

作用：

• 确保最后的报文可以让被动方关闭连接
• 为了让旧连接的重复分节在网络中自然消失

危害：

• 占用资源
• 消耗端口

如何优化：

• 调低 TCP_TIMEWAIT_LEN，重新编译系统
• net.ipv4.tcp_tw_reuse，重用

2. 半连接

两次挥手后，TCP连接进入半连接状态

close

int close(int sockfd)

这个函数会对套接字引用计数减一，一旦发现套接字引用计数到 0，就会对套接字进行彻底释放，并且会关闭TCP 两个方向的数据流。

系统内核分别在输入和输出方向close：

• 输入套接字设置为不可读

• 系统内核尝试将发送缓冲区的数据发送给对端，并最后向对端发送一个 FIN 报文。

  如果对端没有检测到套接字已关闭，还继续发送报文，就会收到一个 RST 报文。

close是关闭了双向的连接

shutdown 函数

int shutdown(int sockfd, int howto)

howto:

• SHUT_RD(0)：关闭连接的“读”这个方向
• SHUT_WR(1)：关闭连接的“写”这个方向，进入半连接状态
• SHUT_RDWR(2)：相当于 SHUT_RD 和 SHUT_WR 操作各一次，关闭套接字的读和写两个方向

3. 长连接

3.1 TCP Keep-Alive 选项

保活时间、保活时间间隔和保活探测次数，默认设置是 7200 秒（2 小时）、75 秒和 9 次探测。

net.ipv4.tcp_keepalive_time
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl
net.ipv4.tcp_keepalve_probes

3.2 应用层探针

通过应用程序中模拟 TCP Keep-Alive 机制，来完成在应用层的连接探活。

需要保活的一方，比如客户端，在保活时间达到后，发起对连接的探测操作：

• 如果有回应，则重置保活时间
• 否则，计数探测次数（大于预先设置的值，认为连接已经断开）

4. 动态数据传输

在任何一个时刻，TCP 发送缓冲区的数据是否能真正发送出去，至少取决于两个因素，一个是当前的发送窗口大小，另一个是拥塞窗口大小，而 TCP 协议中总是取两者中最小值作为判断依据。

4.1 发送窗口和接收窗口

TCP 的生产者 - 消费者

发送窗口和接收窗口是 TCP 连接的双方，一个作为生产者，一个作为消费者，为了达到一致协同的生产 - 消费速率、而产生的算法模型实现。

4.2 拥塞控制

发送窗口和接收窗口是考虑了单个连接的数据传递，拥塞控制则是考虑多个连接共享在有限的带宽上，兼顾效率和公平性的控制。

常用算法：

• 慢启动：慢慢地将网络发送数据的速率增加到一个阈值
• 拥塞避免：到达阈值之后，进入拥塞避免，不断的调整拥塞窗口的大小

4.3 有效利用带宽

1. 糊涂窗口综合症：接收端不能在接收缓冲区空出一个很小的部分之后，就向发送端读取数据
2. 小数据： Nagle算法（限制大量小数据包同时发送），一个tcp连接上最多只能有一个未被确认的未完成的小分组
3. 延时ACK：累计确认

5. UDP的connect

可以通过对 UDP 套接字进行 connect 操作，将 UDP 套接字建立了”上下文“，该套接字和服务器端的地址和端口产生了联系。

客户端通过 connect 绑定服务端的地址和端口，对 UDP 而言，可以有一定程度的性能提升。