tcp连接的几种状态及连接状态详解

TCP连接示意图如下

通常情况下，一个正常的TCP连接，都会有三个阶段:

TCP三次握手;
数据传送;
TCP四次挥手

里面的几个概念：

SYN: (同步序列编号,Synchronize Sequence Numbers)
ACK: (确认编号,Acknowledgement Number)
FIN: (结束标志,FINish)

I. TCP三次握手

客户端发起一个和服务创建TCP链接的请求，这里是SYN(J)
服务端接受到客户端的创建请求后，返回两个信息： SYN(K) + ACK(J+1)
客户端在接受到服务端的ACK信息校验成功后(J与J+1)，返回一个信息：ACK(K+1)
服务端这时接受到客户端的ACK信息校验成功后(K与K+1)，不再返回信息，后面进入数据通讯阶段

II. 数据通讯

客户端/服务端 read/write数据包

III. TCP四次握手

客户端发起关闭请求，发送一个信息：FIN(M)
服务端接受到信息后，首先返回ACK(M+1),表明自己已经收到消息。
服务端在准备好关闭之前，最后发送给客户端一个 FIN(N)消息，询问客户端是否准备好关闭了
客户端接受到服务端发送的消息后，返回一个确认信息: ACK(N+1)
最后，服务端和客户端在双方都得到确认时，各自关闭或者回收对应的TCP链接。

IV. 详细的状态说明

SYN_SEND

客户端尝试链接服务端，通过open方法。也就是TCP三次握手中的第1步之后,注意是客户端状态
sysctl -w net.ipv4.tcp_syn_retries = 2 ,做为客户端可以设置SYN包的重试次数，默认5次(大约180s)引用校长的话：仅仅重试2次，现代网络够了

SYN_RECEIVED

服务接受创建请求的SYN后，也就是TCP三次握手中的第2步，发送ACK数据包之前
注意是服务端状态,一般15个左右正常，如果很大，怀疑遭受SYN_FLOOD攻击
sysctl -w net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=4096 , 设置该状态的等待队列数，默认1024，调大后可适当防止syn-flood，可参见man 7 tcp

sysctl -w net.ipv4.tcp_syncookies=1 ,　打开syncookie，在syn backlog队列不足的时候，提供一种机制临时将syn链接换出
sysctl -w net.ipv4.tcp_synack_retries = 2 ,做为服务端返回ACK包的重试次数，默认5次(大约180s)引用校长的话：仅仅重试2次，现代网络够了

ESTABLISHED

客户端接受到服务端的ACK包后的状态，服务端在发出ACK在一定时间后即为ESTABLISHED
sysctl -w net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200 ，默认为7200秒(2小时)，系统针对空闲链接会进行心跳检查，如果超过net.ipv4.tcp_keepalive_probes * net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 默认11分，终止对应的tcp链接，可适当调整心跳检查频率
目前线上的监控 waring:600 , critial : 800

FIN_WAIT1

主动关闭的一方，在发出FIN请求之后，也就是在TCP四次握手的第1步

CLOSE_WAIT

被动关闭的一方，在接受到客户端的FIN后，也就是在TCP四次握手的第2步

FIN_WAIT2

主动关闭的一方，在接受到被动关闭一方的ACK后，也就是TCP四次握手的第2步
sysctl -w net.ipv4.tcp_fin_timeout=30, 可以设定被动关闭方返回FIN后的超时时间，有效回收链接，避免syn-flood.

LASK_ACK

被动关闭的一方，在发送ACK后一段时间后(确保客户端已收到)，再发起一个FIN请求。也就是TCP四次握手的第3步

TIME_WAIT

主动关闭的一方，在收到被动关闭的FIN包后，发送ACK。也就是TCP四次握手的第4步
sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 , 打开快速回收TIME_WAIT，Enabling this option is not recommended since this causes problems when working with NAT (Network Address Translation)
sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_reuse =1, 快速回收并重用TIME_WAIT的链接, 貌似和tw_recycle有冲突，不能重用就回收?
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets: 处于time_wait状态的最多链接数，默认为180000.

V. 相关说明

主动关闭方在接收到被动关闭方的FIN请求后，发送成功给对方一个ACK后,将自己的状态由FIN_WAIT2修改为TIME_WAIT，而必须再等2倍的MSL(Maximum Segment Lifetime,MSL是一个数据报在internetwork中能存在的时间)时间之后双方才能把状态 都改为CLOSED以关闭连接。目前RHEL里保持TIME_WAIT状态的时间为60秒

keepAlive策略可以有效的避免进行三次握手和四次关闭的动作


TCP连接状态详解

CLOSED: 表示初始状态。

LISTEN: 表示服务器端的某个SOCKET处于监听状态，可以接受连接。

SYN_SENT:在服务端监听后，客户端SOCKET执行CONNECT连接时，客户端发送SYN报文，此时客户端就进入
SYN_SENT状态，等待服务端的确认

SYN_RCVD: 表示服务端接受到了SYN报文，在正常情况下，这个状态是服务器端的SOCKET在建立TCP连接时的三
次握手会话过程中的一个中间状态，很短暂，基本上用netstat你是很难看到这种状态的，除非你特意写了一
个客户端测试程序，故意将三次TCP握手过程中最后一个ACK报文不予发送。因此这种状态时，当收到客户端的
ACK报文后，它会进入到ESTABLISHED状态。

ESTABLISHED：表示连接已经建立了。

FIN_WAIT_1: 这个是已经建立连接之后，其中一方请求终止连接，等待对方的FIN报文。FIN_WAIT_1状态是当
SOCKET在ESTABLISHED状态时，它想主动关闭连接，向对方发送了FIN报文，此时该SOCKET即进入到FIN_WAIT_1
状态。而当对方回应ACK报文后，则进入到FIN_WAIT_2状态，当然在实际的正常情况下，无论对方何种情况下
，都应该马上回应ACK报文，所以FIN_WAIT_1状态一般是比较难见到的，而FIN_WAIT_2状态还有时常常可以用
netstat看到。

FIN_WAIT_2：实际上FIN_WAIT_2状态下的SOCKET，表示半连接，也即有一方要求close连接，但另外还告诉对
方，我暂时还有点数据需要传送给你，稍后再关闭连接。

TIME_WAIT: 表示收到了对方的FIN报文，并发送出了ACK报文，就等2MSL后即可回到CLOSED可用状态了。如果
FIN_WAIT_1状态下，收到了对方同时带FIN标志和ACK标志的报文时，可以直接进入到TIME_WAIT状态，而无须
经过FIN_WAIT_2状态。

CLOSING: 这种状态比较特殊，实际情况中应该是很少见，属于一种比较罕见的例外状态。正常情况下，当你
发送FIN报文后，按理来说是应该先收到(或同时收到)对方的ACK报文，再收到对方的FIN报文。但是CLOSING状
态表示你发送FIN报文后，并没有收到对方的ACK报文，反而却也收到了对方的FIN报文。什么情况下会出现此
种情况呢？其实细想一下，也不难得出结论：那就是如果双方几乎在同时close一个SOCKET的话，那么就出现
了双方同时发送FIN报文的情况，也即会出现CLOSING状态，表示双方都正在关闭SOCKET连接。

CLOSE_WAIT: 这种状态的含义其实是表示在等待关闭。怎么理解呢？当对方close一个SOCKET后发送FIN报文给
自己，你系统毫无疑问地会回应一个ACK报文给对方，此时则进入到CLOSE_WAIT状态。接下来呢，实际上你真
正需要考虑的事情是察看你是否还有数据发送给对方，如果没有的话，那么你也就可以close这个SOCKET，发
送FIN报文给对方，也即关闭连接。所以你在CLOSE_WAIT状态下，需要完成的事情是等待你去关闭连接。

LAST_ACK: 这个状态还是比较容易好理解的，它是被动关闭一方在发送FIN报文后，最后等待对方的ACK报文。
当收到ACK报文后，也即可以进入到CLOSED可用状态了。