TIME_WAIT 状态的 TCP 连接过多的问题

简介模拟高并发的场景,会出现批量的 TIME_WAIT 的 TCP 连接。 短时间后,所有的 TIME_WAIT 全都消失,被回收,端口包括服务,均正常。即,在高并发的场景下,TIME_WAIT 连接存在,属于正常现象。 线上场景中,持续的高并发场景:  一部分 TIME_WAIT 连接被回收,但新的 TIME_WAIT 连接产生;  一些极端情况下,会出现大量的 TIME_WAIT 连接。
模拟高并发的场景,会出现批量的 TIME_WAIT 的 TCP 连接。


短时间后,所有的 TIME_WAIT 全都消失,被回收,端口包括服务,均正常。即,在高并发的场景下,TIME_WAIT 连接存在,属于正常现象。
线上场景中,持续的高并发场景:
  •  一部分 TIME_WAIT 连接被回收,但新的 TIME_WAIT 连接产生;

  •  一些极端情况下,会出现大量的 TIME_WAIT 连接。


Think:上述大量的 TIME_WAIT 状态 TCP 连接,有什么业务上的影响吗?
Nginx 作为反向代理时,大量的短链接,可能导致 Nginx 上的 TCP 连接处于 time_wait 状态:
  • 1.每一个 time_wait 状态,都会占用一个「本地端口」,上限为 65535(16 bit,2 Byte);

  • 2.当大量的连接处于 time_wait 时,新建立 TCP 连接会出错,address already in use : connect 异常


统计 TCP 连接的状态:// 统计:各种连接的数量 $ netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}' ESTABLISHED 1154 TIME_WAIT 1645Tips:TCP 本地端口数量,上限为 65535(6.5w),这是因为 TCP 头部使用 16 bit,存储「端口号」,因此约束上限为 65535。


问题分析

大量的 TIME_WAIT 状态 TCP 连接存在,其本质原因是什么?
  • 1.大量的短连接存在

  • 2.特别是 HTTP 请求中,如果 connection 头部取值被设置为 close 时,基本都由「服务端」发起主动关闭连接

  • 3.而,TCP 四次挥手关闭连接机制中,为了保证 ACK 重发和丢弃延迟数据,设置 time_wait 为 2 倍的 MSL(报文最大存活时间)

TIME_WAIT 状态:
  • 1.TCP 连接中,主动关闭连接的一方出现的状态;(收到 FIN 命令,进入 TIME_WAIT 状态,并返回 ACK 命令)
  • 2.保持 2 个 MSL 时间,即,4 分钟;(MSL 为 2 分钟)

解决办法

解决上述 time_wait 状态大量存在,导致新连接创建失败的问题,一般解决办法:1.客户端,HTTP 请求的头部,connection 设置为 keep-alive,保持存活一段时间:现在的浏览器,一般都这么进行了2.服务器端允许 time_wait 状态的 socket 被重用缩减 time_wait 时间,设置为 1 MSL(即,2 mins)


结论:几个核心要点
1.time_wait 状态的影响:
    • TCP 连接中,「主动发起关闭连接」的一端,会进入 time_wait 状态
    • time_wait 状态,默认会持续 2 MSL(报文的最大生存时间),一般是 2x2 mins
    • time_wait 状态下,TCP 连接占用的端口,无法被再次使用
    • TCP 端口数量,上限是 6.5w(65535,16 bit)
    • 大量 time_wait 状态存在,会导致新建 TCP 连接会出错,address already in use : connect 异常
2.现实场景:
    • 服务器端,一般设置:不允许「主动关闭连接」
    • 但 HTTP 请求中,http 头部 connection 参数,可能设置为 close,则,服务端处理完请求会主动关闭 TCP 连接
    • 现在浏览器中, HTTP 请求 connection 参数,一般都设置为 keep-alive
    • Nginx 反向代理场景中,可能出现大量短链接,服务器端,可能存在

3.解决办法:

    • 服务器端允许 time_wait 状态的 socket 被重用
    • 缩减 time_wait 时间,设置为 1 MSL(即,2 mins)
本文转自:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI0MDQ4MTM5NQ==&idx=2&mid=2247494533&sn=8f88282f2ed5a7fcf1e27f99a1d7298f
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