TCP之TIMEWAIT过多

1. 什么是TIMEWAIT

time_wait是个常问的问题，tcp网络编程中最不容易理解的也是它的time_wait状态，这也说明了tcp/ip四次挥手中time_wait状态的重要性。
这个问题在网上已经有很多人讨论过了，再谈这个问题，只是根据我处理过的相关业务来谈谈我的看法。至于什么是TIMEWAIT，再次不做深入讨论。感兴趣的可以阅读我的文章：

• 三次握手和四次挥手详解

• 详解 TCP 连接的“ 三次握手 ”与“ 四次挥手 ”

TIMEWAIT状态本身和应用层的客户端或者服务器是没有关系的。仅仅是主动关闭的一方，在使用FIN|ACK|FIN|ACK四分组正常关闭TCP连接的时候会出现这个TIMEWAIT。服务器在处理客户端请求的时候，如果你的程序设计为服务器主动关闭，那么你才有可能需要关注这个TIMEWAIT状态过多的问题。如果你的服务器设计为被动关闭，那么你首先要关注的是CLOSE_WAIT。

2. 原则

TIMEWAIT并不是多余的 。在TCP协议被创造，经历了大量的实际场景实践之后，TIMEWAIT出现了，因为TCP主动关闭连接的一方需要TIMEWAIT状态，它是我们的朋友。这是《UNIX网络编程》的作者----Steven对TIMEWAIT的态度。

3. TCP状态转换图

TCP协议发表：1974年12月，卡恩、瑟夫的第一份TCP协议详细说明正式发表。当时美国国防部与三个科学家小组签定了完成TCP/IP的协议，结果由瑟夫领衔的小组捷足先登，首先制定出了通过详细定义的TCP/IP协议标准。当时作了一个试验，将信息包通过点对点的卫星网络，再通过陆地电缆，再通过卫星网络，再由地面传输，贯串欧洲和美国，经过各种电脑系统，全程9.4万公里竟然没有丢失一个数据位，远距离的可靠数据传输证明了TCP/IP协议的成功。

这幅图来自《TCP IP详解卷1：协议 原书第2版中文》13.5 TCP状态转换图

这幅图来自《UNIX网络编程，卷1：套接字联网API》2.6.4 TCP状态转换图

TCP状态机共含11个状态，状态间在各种socket apis的驱动下进行迁移，虽然此图看起来错综复杂，但对于有一定TCP网络编程经验的同学来说，理解起来还是比较容易的。限于篇幅，本文不准备展开详述，想了解具体迁移过程的新手同学，建议阅读《Linux Network Programming Volume1》第2.6节。

从TCP状态迁移图可知，只有首先调用close()发起主动关闭的一方才会进入TIME_WAIT状态，而且是必须进入（图中左下角所示的3条状态迁移线最终均要进入该状态才能回到初始的CLOSED状态）。
从图中还可看到，进入TIME_WAIT状态的TCP连接需要经过2MSL才能回到初始状态，其中，MSL是指Max
Segment Lifetime，即数据包在网络中的最大生存时间。每种TCP协议的实现方法均要指定一个合适的MSL值，如RFC1122给出的建议值为2分钟，又如Berkeley体系的TCP实现通常选择30秒作为MSL值。这意味着TIME_WAIT的典型持续时间为1-4分钟。

4. 发送ACK和RST的场景

4.1 TCP发送ACK的情景

在有以下几种情景，TCP会把ACK包发出去：

1. 收到1个包，启动200ms定时器，等到200ms的定时器到点了（第二个包没来），于是对这个包的确认ack被发送。这叫做“延迟发送”；
2. 收到1个包，启动200ms定时器，200ms定时器还没到，第二个数据包又来了（两个数据包一个ack）；
3. 收到1个包，启动200ms定时器，还没超时，正好要给对方发点内容。于是对这个包的确认ack就跟着捎过去。这叫做“捎带发送”；
4. 每当TCP接收到一个超出期望序号的失序数据时，它总是发送一个确认序号为其期望序号的ACK；
5. 窗口更新或者也叫做打开窗口（接收端窗口达到最大的时候，接收缓存中的数据全部推向进程导致接收缓存为空），通知发送端可以继续发送；
6. 正常情况下对对方保活探针的响应，详见TCP keepalive

4.2 TCP发送RST的情景

以下情况会发送RST包:

1. connect一个不存在的端口；
2. 向一个已经关掉的连接send数据；
3. 向一个已经崩溃的对端发送数据（连接之前已经被建立）；
4. close(sockfd)时，直接丢弃接收缓冲区未读取的数据，并给对方发一个RST。这个是由SO_LINGER选项来控制的；
5. a重启，收到b的保活探针，a发rst，通知b。

TCP socket在任何状态下，只要收到RST包，即可进入CLOSED初始状态。值得注意的是RST报文段不会导致另一端产生任何响应，另一端根本不进行确认。收到RST的一方将终止该连接。程序行为如下：

• 阻塞模型下，内核无法主动通知应用层出错，只有应用层主动调用read()或者write()这样的IO系统调用时，内核才会利用出错来通知应用层对端RST。
• 非阻塞模型下，select或者epoll会返回sockfd可读,应用层对其进行读取时，read()会报错RST。

想要详细了解RST报文的可以参考文章 TCP异常终止（reset报文）

5. TCP连接数上限

考虑到内存和文件描述符等客观限制，几乎所有的服务器都不可能达到理论上最大tcp连接量的上线。考虑到这些我们本文仅考虑性能无限的情况下最大tcp连接数量。

5.1 TCP端口号上限

tcp端口类型是无符号短整型unsigned short，因此端口号上限是65536，即2的16次。由于端口0有特殊用处，因此端口号上限实际是65535即2^16-1。

5.2 客户端和服务端TCP最大连接数

一个连接由5元组决定：协议类型，本地ip，本地端口，远程ip，远程端口。

• 客户端在使用tcp时仅可以选择本地端口(协议类型为tcp，服务器ip，端口和自己的ip是固定的)，因此仅能最多建立2^16-1个连接。
• 服务端在使用tcp时固定的有协议类型，本地ip和本地端口，因此可变的是远程ip和远程端口。ipv4有2^(8*4) 个，即2^32种ip； ipv6要更多。因此如果是ipv4地址，那么服务端可以接收2^32 * (2^16-1)个连接。

服务端的最大连接数很大，但实际上服务器性能基本无法支持如此巨大量的连接。而且目前也几乎没有需要并发如此巨额连接的服务器任务，因此这种最大连接数一般只存在于理论。

6. TCP连接的11种状态

1. 建立连接协议（三次握手）
   　（1）客户端发送一个带SYN标志的TCP报文到服务器。这是三次握手过程中的报文1.
   　（2） 服务器端回应客户端的，这是三次握手中的第2个报文，这个报文同时带ACK标志和SYN标志。因此它表示对刚才客户端SYN报文的回应；同时又标志SYN给客户端，询问客户端是否准备好进行数据通讯。
   　（3） 客户必须再次回应服务段一个ACK报文，这是报文段3.

2. 连接终止协议（四次握手）
   由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。
   　（1） TCP客户端发送一个FIN，用来关闭客户到服务器的数据传送（报文段4）。
   　（2） 服务器收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1（报文段5）。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。
   　（3） 服务器关闭客户端的连接，发送一个FIN给客户端（报文段6）。
   　（4） 客户段发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1（报文段7）。

• CLOSED： 这个没什么好说的了，表示初始状态。

• LISTEN： 这个也是非常容易理解的一个状态，表示服务器端的某个SOCKET处于监听状态，可以接受连接了。

• SYN_RCVD： 这个状态表示接受到了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。

• SYN_SENT： 这个状态与SYN_RCVD遥想呼应，当客户端SOCKET执行CONNECT连接时，它首先发送SYN报文，因此也随即它会进入到了SYN_SENT状态，并等待服务端的发送三次握手中的第2个报文。SYN_SENT状态表示客户端已发送SYN报文。

• ESTABLISHED：这个容易理解了，表示连接已经建立了。

• FIN_WAIT_1： 这个状态要好好解释一下，其实FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2状态的真正含义都是表示等待对方的FIN报文。而这两种状态的区别是：FIN_WAIT_1状态实际上是当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：上面已经详细解释了这种状态，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。

7. TIMEWAIT状态的作用（原因）

TIME_WAIT状态存在的原因主要有两点：

7.1 为实现TCP这种全双工（full-duplex）连接的可靠释放

参考另一篇文章 三次握手和四次挥手详解 给出的TCP释放连接4次挥手示意图，假设发起active close的一方（图中为client）发送的ACK（4次交互的最后一个包）在网络中丢失，那么由于TCP的重传机制，执行passive close的一方（图中为server）需要重发其FIN，在该FIN到达client（client是active close发起方）之前，client必须维护这条连接的状态（尽管它已调用过close），具体而言，就是这条TCP连接对应的（local_ip, local_port）资源不能被立即释放或重新分配。直到romete peer重发的FIN达到，client也重发ACK后，该TCP连接才能恢复初始的CLOSED状态。如果active close方不进入TIME_WAIT以维护其连接状态，则当passive close方重发的FIN达到时，active close方的TCP传输层会以RST包响应对方，这会被对方认为有错误发生（而事实上，这是正常的关闭连接过程，并非异常）。

7.2 为使旧的数据包在网络因过期而消失

为说明这个问题，我们先假设TCP协议中不存在TIME_WAIT状态的限制，再假设当前有一条TCP连接：(local_ip, local_port, remote_ip,remote_port)，因某些原因，我们先关闭，接着很快以相同的四元组建立一条新连接。本文前面介绍过，TCP连接由四元组唯一标识，因此，在我们假设的情况中，TCP协议栈是无法区分前后两条TCP连接的不同的，在它看来，这根本就是同一条连接，中间先释放再建立的过程对其来说是“感知”不到的。这样就可能发生这样的情况：前一条TCP连接由local peer发送的数据到达remote peer后，会被该remot peer的TCP传输层当做当前TCP连接的正常数据接收并向上传递至应用层（而事实上，在我们假设的场景下，这些旧数据到达remote peer前，旧连接已断开且一条由相同四元组构成的新TCP连接已建立，因此，这些旧数据是不应该被向上传递至应用层的），从而引起数据错乱进而导致各种无法预知的诡异现象。作为一种可靠的传输协议，TCP必须在协议层面考虑并避免这种情况的发生，这正是TIME_WAIT状态存在的第2个原因。
具体而言，local peer主动调用close后，此时的TCP连接进入TIME_WAIT状态，处于该状态下的TCP连接不能立即以同样的四元组建立新连接，即发起active close的那方占用的local port在TIME_WAIT期间不能再被重新分配。由于TIME_WAIT状态持续时间为2MSL，这样保证了旧TCP连接双工链路中的旧数据包均因过期（超过MSL）而消失，此后，就可以用相同的四元组建立一条新连接而不会发生前后两次连接数据错乱的情况。

7.3 另一比较深入的说法

TIME_WAIT状态的存在有两个理由：（1）让4次握手关闭流程更加可靠。4次握手的最后一个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 duplicate加上incarnation connection，则会对我们的传输造成致命的错误。大家都知道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。

8. TIMEWAIT为什么需要2MSL

8.1 MSL（Maximum Segment Lifetime）最大报文生存时间

每个TCP实现必须选择一个MSL。它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。这个时间是有限的，因为TCP报文段以IP数据报在网络内传输，而IP数据报则有限制其生存时间的TTL时间。RFC 793指出MSL为2分钟，现实中常用30秒或1分钟。

8.2 2MSL

当TCP执行主动关闭，并发出最后一个ACK，该链接必须在TIME_WAIT状态下停留的时间为2MSL。这样可以（1）让TCP再次发送最后的ACK以防这个ACK丢失（被动关闭的一方超时并重发最后的FIN）；保证TCP的可靠的全双工连接的终止。 （2）允许老的重复分节在网络中消失。参考文章《unix网络编程》 （3）TCP连接的建立和终止 在TIME_WAIT状态 时两端的端口不能使用，要等到2MSL时间结束才可继续使用。当连接处于2MSL等待阶段时任何迟到的报文段都将被丢弃。不过在实际应用中可以通过设置 SO_REUSEADDR 选项达到不必等待2MSL时间结束再使用此端口。
为了方便大家理解，下面用两种通俗易懂的方式来解释这一问题。

8.3 为什么TCP4次挥手时等待为2MSL？解释一

通信所要解决的首要问题就是，保持通信双方的信息对称，使通信双方处于同步状态。

先来一个例子：

罗密欧大学期间写信给中学同学朱丽叶，信的内容如下：

小叶子，我喜欢你！

这封信发出之后，罗密欧无法知道朱丽叶能否收到，只有收到小叶子的回信，才能知道自己的信已经到达对方。

三天之后，小叶子回信了，信的内容如下：

小欧，来信已阅，我也喜欢你…

此时，小叶子眼中双方的状态是：互相爱慕！

如果小欧收到回信，小欧眼中双方的状态也是：互相爱慕！

如果小欧没有收到回信，小欧眼中双方的状态是：单相思！

小叶子为了杜绝小欧模棱两可的状态，使他与自己达成“互相爱慕”的共识，需要做以下工作：

1）先耐心地等小欧的第三封信

2）如果若干天没有收到回信，需要把自己的第二封信再次发出

如果收到了小欧的回信，那么双方的状态终于同步了：“互相爱慕”！

即使2）发生了，N天之后也可以达成同步状态。

之后，双方可以甜言蜜语地谈恋爱了。

TCP四次挥手也遵循相似的套路。

主动断开的一侧为A，被动断开的一侧为B。

第一个消息：A发FIN

第二个消息：B回复ACK

第三个消息：B发出FIN

此时此刻：B单方面认为自己与A达成了共识，即双方都同意关闭连接。

此时，B能释放这个TCP连接占用的内存资源吗？不能，B一定要确保A收到自己的ACK、FIN。

所以B需要静静地等待A的第四个消息的到来：

第四个消息：A发出ACK，用于确认收到B的FIN

当B接收到此消息，即认为双方达成了同步：双方都知道连接可以释放了，此时B可以安全地释放此TCP连接所占用的内存资源、端口号。

所以被动关闭的B无需任何wait time，直接释放资源。

但，A并不知道B是否接到自己的ACK，A是这么想的：

1）如果B没有收到自己的ACK，会超时重传FiN

那么A再次接到重传的FIN，会再次发送ACK

2）如果B收到自己的ACK，也不会再发任何消息，包括ACK

无论是1还是2，A都需要等待，要取这两种情况等待时间的最大值，以应对最坏的情况发生，这个最坏情况是：

去向ACK消息最大存活时间（MSL) + 来向FIN消息的最大存活时间(MSL)。

这恰恰就是2MSL( Maximum Segment Life)。

等待2MSL时间，A就可以放心地释放TCP占用的资源、端口号，此时可以使用该端口号连接任何服务器。

为何一定要等2MSL？

如果不等，释放的端口可能会重连刚断开的服务器端口，这样依然存活在网络里的老的TCP报文可能与新TCP连接报文冲突，造成数据冲突，为避免此种情况，需要耐心等待网络老的TCP连接的活跃报文全部死翘翘，2MSL时间可以满足这个需求（尽管非常保守）！

8.4 为什么TCP4次挥手时等待为2MSL？解释二

MSL 是 Maximum Segment Lifetime，报文最大生存时间，它是任何报文在网络上存在的最长时间，超过这个时间报文将被丢弃。因为 TCP 报文基于是 IP 协议的，而 IP 头中有一个 TTL 字段，是 IP 数据报可以经过的最大路由数，每经过一个处理他的路由器此值就减 1，当此值为 0 则数据报将被丢弃，同时发送 ICMP 报文通知源主机。

MSL 与 TTL 的区别： MSL 的单位是时间，而 TTL 是经过路由跳数。所以 MSL 应该要大于等于 TTL 消耗为 0 的时间，以确保报文已被自然消亡。

2MSL 的时间是从客户端接收到 FIN 后发送 ACK 开始计时的。如果在 TIME-WAIT 时间内，因为客户端的 ACK 没有传输到服务端，客户端又接收到了服务端重发的 FIN 报文，那么 2MSL 时间将重新计时。

下面我们开始分析为什么在发送了最后一个ACK报文之后需要等待2MSL时长来确保没有任何属于当前连接的报文还存活于网络之中（前提是在这2MSL时间内不再收到对方的FIN报文，但即使收到了对端的FIN报文也并不影响我们的讨论，因为如果收到FIN则会回复ACK并重新计时）。

为了便于描述，我们设想有一个处于断开过程中的TCP连接，这个连接的两端分别是A和B，其中A是主动关闭连接的一端，因为刚刚向对端发送了针对对端发送过来的FIN报文的ACK，此时正处于TIME_WAIT状态；而B是被动关闭的一端，此时正处于LAST_ACK状态，在收到最后一个ACK之前它会一直重传FIN报文直至超时。随着时间的流逝，A发送给B的ACK报文将会有两种结局：

1. ACK报文在网络中丢失；如前所述，这种情况我们不需要考虑，因为除非多次重传失败，否则AB两端的状态不会发生变化直至某一个ACK不再丢失。
2. ACK报文被B接收到。我们假设A发送了ACK报文后过了一段时间t之后B才收到该ACK，则有 0 < t <= MSL。因为A并不知道它发送出去的ACK要多久对方才能收到，所以A至少要维持MSL时长的TIME_WAIT状态才能保证它的ACK从网络中消失。同时处于LAST_ACK状态的B因为收到了ACK，所以它直接就进入了CLOSED状态，而不会向网络发送任何报文。所以晃眼一看，A只需要等待1个MSL就够了，但仔细想一下其实1个MSL是不行的，因为在B收到ACK前的一刹那，B可能因为没收到ACK而重传了一个FIN报文，这个FIN报文要从网络中消失最多还需要一个MSL时长，所以A还需要多等一个MSL。

综上所述，TIME_WAIT至少需要持续2MSL时长，这2个MSL中的第一个MSL是为了等自己发出去的最后一个ACK从网络中消失，而第二MSL是为了等在对端收到ACK之前的一刹那可能重传的FIN报文从网络中消失。

可以看到 2MSL时长这其实是相当于至少允许报文丢失一次。比如，若 ACK 在一个 MSL 内丢失，这样被动方重发的 FIN 会在第 2 个 MSL 内到达，TIME_WAIT 状态的连接可以应对。

为什么不是 4 或者 8 MSL 的时长呢？你可以想象一个丢包率达到百分之一的糟糕网络，连续两次丢包的概率只有万分之一，这个概率实在是太小了，忽略它比解决它更具性价比。

在 Linux 系统里 2MSL 默认是 60 秒，那么一个 MSL 也就是 30 秒。Linux 系统停留在 TIME_WAIT 的时间为固定的 60 秒。

其定义在 Linux 内核代码里的名称为 TCP_TIMEWAIT_LEN：

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

如果要修改 TIME_WAIT 的时间长度，只能修改 Linux 内核代码里 TCP_TIMEWAIT_LEN 的值，并重新编译 Linux 内核。

“ 为什么需要 TIME_WAIT 状态？”

主动发起关闭连接的一方，才会有 TIME-WAIT 状态。

需要 TIME-WAIT 状态，主要是两个原因：

防止具有相同「四元组」的「旧」数据包被收到；保证「被动关闭连接」的一方能被正确的关闭，即保证最后的 ACK 能让被动关闭方接收，从而帮助其正常关闭；

原因一：防止旧连接的数据包
假设 TIME-WAIT 没有等待时间或时间过短，被延迟的数据包抵达后会发生什么呢？

• 如上图黄色框框服务端在关闭连接之前发送的 SEQ = 301 报文，被网络延迟了。
• 这时有相同端口的 TCP 连接被复用后，被延迟的 SEQ = 301 抵达了客户端，那么客户端是有可能正常接收这个过期的报文，这就会产生数据错乱等严重的问题。

所以，TCP 就设计出了这么一个机制，经过 2MSL 这个时间，足以让两个方向上的数据包都被丢弃，使得原来连接的数据包在网络中都自然消失，再出现的数据包一定都是新建立连接所产生的。

原因二：保证连接正确关闭
在 RFC 793 指出 TIME-WAIT另一个重要的作用是：

TIME-WAIT - represents waiting for enough time to pass to be sure the remote TCP received the acknowledgment of its connection termination request.

也就是说，TIME-WAIT 作用是等待足够的时间以确保最后的 ACK 能让被动关闭方接收，从而帮助其正常关闭。

假设 TIME-WAIT 没有等待时间或时间过短，断开连接会造成什么问题呢？

• 如上图红色框框客户端四次挥手的最后一个 ACK 报文如果在网络中被丢失了，此时如果客户端 TIME-WAIT 过短或没有，则就直接进入了 CLOSED 状态了，那么服务端则会一直处在 LASE_ACK 状态。
• 当客户端发起建立连接的 SYN 请求报文后，服务端会发送 RST 报文给客户端，连接建立的过程就会被终止。

如果 TIME-WAIT 等待足够长的情况就会遇到两种情况：

1. 服务端正常收到四次挥手的最后一个 ACK 报文，则服务端正常关闭连接。
2. 服务端没有收到四次挥手的最后一个 ACK 报文时，则会重发 FIN 关闭连接报文并等待新的 ACK 报文。

所以客户端在 TIME-WAIT 状态等待 2MSL 时间后，就可以保证双方的连接都可以正常的关闭。

9. 大量TIME_WAIT的问题

9.1 TIMEWAIT是友好的

TCP要保证在所有可能的情况下使得所有的数据都能够被正确送达。当你关闭一个socket时，主动关闭一端的socket将进入TIME_WAIT状态，而被动关闭一方则转入CLOSED状态，这的确能够保证所有的数据都被传输。当一个socket关闭的时候，是通过两端四次握手完成的，当一端调用close()时，就说明本端没有数据要发送了。这好似看来在握手完成以后，socket就都可以处于初始的CLOSED状态了，其实不然。原因是这样安排状态有两个问题， 首先，我们没有任何机制保证最后的一个ACK能够正常传输， 第二，网络上仍然有可能有残余的数据包(wandering duplicates)，我们也必须能够正常处理。
TIMEWAIT就是为了解决这两个问题而生的。

1. 假设最后一个ACK丢失了，被动关闭一方会重发它的FIN。主动关闭一方必须维持一个有效状态信息（TIMEWAIT状态下维持），以便能够重发ACK。如果主动关闭的socket不维持这种状态而进入CLOSED状态，那么主动关闭的socket在处于CLOSED状态时，接收到FIN后将会响应一个RST。被动关闭一方接收到RST后会认为出错了。如果TCP协议想要正常完成必要的操作而终止双方的数据流传输，就必须完全正确的传输四次握手的四个节，不能有任何的丢失。这就是为什么socket在关闭后，仍然处于TIME_WAIT状态的第一个原因，因为他要等待以便重发ACK。

2. 假设目前连接的通信双方都已经调用了close()，双方同时进入CLOSED的终结状态，而没有走TIME_WAIT状态。会出现如下问题，现在有一个新的连接被建立起来，使用的IP地址与端口与先前的完全相同，后建立的连接是原先连接的一个完全复用。还假定原先的连接中有数据报残存于网络之中，这样新的连接收到的数据报中有可能是先前连接的数据报。为了防止这一点，TCP不允许新连接复用TIME_WAIT状态下的socket。处于TIME_WAIT状态的socket在等待两倍的MSL时间以后（之所以是两倍的MSL，是由于MSL是一个数据报在网络中单向发出到认定丢失的时间，一个数据报有可能在发送途中或是其响应过程中成为残余数据报，确认一个数据报及其响应的丢弃的需要两倍的MSL），将会转变为CLOSED状态。这就意味着，一个成功建立的连接，必然使得先前网络中残余的数据报都丢失了。

9.2 大量TIMEWAIT在某些场景中导致的令人头疼的业务问题

大量TIMEWAIT出现，并且需要解决的场景：
在高并发短连接的TCP服务器上，当服务器处理完请求后立刻按照主动正常关闭连接~~~，这个场景下，会出现大量socket处于TIMEWAIT状态。如果客户端的并发量持续很高，此时部分客户端就会显示连接不上。
我来解释下这个场景。主动正常关闭TCP连接，都会出现TIMEWAIT。为什么我们要关注这个高并发短连接呢？有两个方面需要注意：

1. 高并发可以让服务器在短时间范围内同时占用大量端口，而端口有个0~65535的范围，并不是很多，刨除系统和其他服务要用的，剩下的就更少了。
2. 在这个场景中，短连接表示“业务处理+传输数据的时间 远远小于 TIMEWAIT超时的时间”的连接。这里有个相对长短的概念，比如，取一个web页面，1秒钟的http短连接处理完业务，在关闭连接之后，这个业务用过的端口会停留在TIMEWAIT状态几分钟，而这几分钟，其他HTTP请求来临的时候是无法占用此端口的。单用这个业务计算服务器的利用率会发现，服务器干正经事的时间和端口（资源）被挂着无法被使用的时间的比例是 1：几百，服务器资源严重浪费。（说个题外话，从这个意义出发来考虑服务器性能调优的话，长连接业务的服务就不需要考虑TIMEWAIT状态。同时，假如你对服务器业务场景非常熟悉，你会发现，在实际业务场景中，一般长连接对应的业务的并发量并不会很高）
   综合这两个方面，持续的到达一定量的高并发短连接，会使服务器因端口资源不足而拒绝为一部分客户服务。同时，这些端口都是服务器临时分配，无法用 SO_REUSEADDR 选项解决这个问题。(服务器可以设置SO_REUSEADDR套接字选项来通知内核，如果端口忙，但TCP连接位于TIME_WAIT状态时可以重用端口。在一个非常有用的场景就是，如果你的服务器程序停止后想立即重启，而新的套接字依旧希望使用同一端口，此时SO_REUSEADDR选项就可以避免TIME_WAIT状态。)

9.3 一对矛盾

TIMEWAIT既友好，又令人头疼。
但是我们还是要抱着一个友好的态度来看待它，因为它尽它的能力保证了服务器的健壮性。

9.4 可行而且必须存在，但是不符合原则的解决方式

1. linux没有在sysctl或者proc文件系统暴露修改这个TIMEWAIT超时时间的接口，可以修改内核协议栈代码中关于这个TIMEWAIT的超时时间参数，重编内核，让它缩短超时时间，加快回收；
2. 利用SO_LINGER选项的强制关闭方式，发RST而不是FIN，来越过TIMEWAIT状态，直接进入CLOSED状态。详见我的博文《TCP之选项SO_LINGER》。

9.5 我如何看待这个问题

为什么说上述两种解决方式我觉得可行，但是不符合原则？
我首先认为，我要依靠TIMEWAIT状态来保证我的服务器程序健壮，网络上发生的乱七八糟的问题太多了，我先要服务功能正常。
那是不是就不要性能了呢？并不是。如果服务器上跑的短连接业务量到了我真的必须处理这个TIMEWAIT状态过多的问题的时候，我的原则是尽量处理，而不是跟TIMEWAIT干上，非先除之而后快。如果尽量处理了，还是解决不了问题，仍然拒绝服务部分请求，那我会采取分机器的方法，让多台机器来抗这些高并发的短请求。持续十万并发的短连接请求，两台机器，每台5万个，应该够用了吧。一般的业务量以及国内大部分网站其实并不需要关注这个问题，一句话，达不到需要关注这个问题的访问量。
真正地必须使用上述我认为不合理的方式来解决这个问题的场景有没有呢？答案是有。
像淘宝、百度、新浪、京东商城这样的站点，由于有很多静态小图片业务，如果过度分服会导致需要上线大量机器，多买机器多花钱，得多配机房，多配备运维工程师来守护这些机器，成本增长非常严重。。。这个时候就要尽一切可能去优化。
题外话，服务器上的技术问题没有绝对，一切都是为业务需求服务的。

9.6 如何尽量处理TIMEWAIT过多

/etc/sysctl.conf改两个内核参数就行了，如下：

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1

修改之后，执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效。
简单来说，就是打开系统的TIMEWAIT重用和快速回收，至于怎么重用和快速回收，这个问题我没有深究，实际场景中这么做确实有效果。用netstat或者ss观察就能得出结论。
还有些朋友同时也会打开syncookies这个功能，如下：

net.ipv4.tcp_syncookies = 1

打开这个syncookies的目的实际上是：“在服务器资源（并非单指端口资源，拒绝服务有很多种资源不足的情况）不足的情况下，尽量不要拒绝TCP的syn（连接）请求，尽量把syn请求缓存起来，留着过会儿有能力的时候处理这些TCP的连接请求”。
如果并发量真的非常非常高，打开这个其实用处不大。

10. 配置/etc/sysctl.conf

10.1 /etc/sysctl.conf

# sysctl settings are defined through files in
# /usr/lib/sysctl.d/, /run/sysctl.d/, and /etc/sysctl.d/.
#
# Vendors settings live in /usr/lib/sysctl.d/.
# To override a whole file, create a new file with the same in
# /etc/sysctl.d/ and put new settings there. To override
# only specific settings, add a file with a lexically later
# name in /etc/sysctl.d/ and put new settings there.
#
# For more information, see sysctl.conf(5) and sysctl.d(5).
#关闭ipv6
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1
net.ipv6.conf.default.disable_ipv6 = 1

# 避免放大攻击
net.ipv4.icmp_echo_ignore_broadcasts = 1

# 开启恶意icmp错误消息保护
net.ipv4.icmp_ignore_bogus_error_responses = 1

# 关闭路由转发
#net.ipv4.ip_forward = 1
#net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0
#net.ipv4.conf.default.send_redirects = 0

 #开启反向路径过滤
net.ipv4.conf.all.rp_filter = 1
net.ipv4.conf.default.rp_filter = 1

#处理无源路由的包
net.ipv4.conf.all.accept_source_route = 0
net.ipv4.conf.default.accept_source_route = 0

 #关闭sysrq功能
kernel.sysrq = 0

#core文件名中添加pid作为扩展名
kernel.core_uses_pid = 1
net.ipv4.tcp_syncookies = 1

#修改消息队列长度
kernel.msgmnb = 65536
kernel.msgmax = 65536

#设置最大内存共享段大小bytes
kernel.shmmax = 68719476736
kernel.shmall = 4294967296

#timewait的数量，默认180000
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 6000
net.ipv4.tcp_sack = 1
net.ipv4.tcp_window_scaling = 1
net.ipv4.tcp_rmem = 4096        87380   4194304
net.ipv4.tcp_wmem = 4096        16384   4194304
net.core.wmem_default = 8388608
net.core.rmem_default = 8388608
net.core.rmem_max = 16777216
net.core.wmem_max = 16777216
net.core.netdev_max_backlog = 262144

#限制仅仅是为了防止简单的DoS 攻击
net.ipv4.tcp_max_orphans = 3276800

#未收到客户端确认信息的连接请求的最大值
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 262144
net.ipv4.tcp_timestamps = 0

#内核放弃建立连接之前发送SYNACK 包的数量
net.ipv4.tcp_synack_retries = 1

#内核放弃建立连接之前发送SYN 包的数量
net.ipv4.tcp_syn_retries = 1

#启用timewait 快速回收
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1

#开启重用。允许将TIME-WAIT sockets 重新用于新的TCP 连接
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_mem = 94500000 915000000 927000000
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 1

#当keepalive 起用的时候，TCP 发送keepalive 消息的频度。缺省是2 小时
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 30

#允许系统打开的端口范围
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024    65000

# 确保无人能修改路由表
net.ipv4.conf.all.accept_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.accept_redirects = 0
net.ipv4.conf.all.secure_redirects = 0
net.ipv4.conf.default.secure_redirects = 0

10.2 配置sysctl.conf快速回收和重用TIME_WAIT的资源

优化内核参数，让服务器能够快速回收和重用那些TIME_WAIT的资源

编辑内核文件/etc/sysctl.conf，加入以下内容：

net.ipv4.tcp_syncookies = 1    %表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1      %表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1    %表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭。
net.ipv4.tcp_fin_timeout      %表示如果套接字由本端要求关闭，这个参数决定了它保持在FIN-WAIT-2状态的时间

执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效：
/etc/sysctl.conf是一个允许改变正在运行中的Linux系统的接口，它包含一些TCP/IP堆栈和虚拟内存系统的高级选项，修改内核参数永久生效。

10.3 对tcp_fin_timeout的误解

常见的错误是以为tcp_fin_timeout是TIME_WAIT的时间，其实tcp_fin_timeout是保持在FIN-WAIT-2状态的时间。
而 TIME_WAIT的2MSL是写在Linux内核代码里面的，见本文6.4

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

10.4 常见参数

TCP参数说明：

net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭。

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30 表示如果套接字由本端要求关闭，这个参数决定了它保持在FIN-WAIT-2状态的时间。

net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200 表示当keepalive起用的时候，TCP发送keepalive消息的频度。缺省是2小时，改为20分钟。

net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000 表示用于向外连接的端口范围。缺省情况下很小：32768到61000，改为1024到65000。

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192 表示SYN队列的长度，默认为1024，加大队列长度为8192，可以容纳更多等待连接的网络连接数。

net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000表示系统同时保持TIME_WAIT套接字的最大数量，如果超过这个数字，TIME_WAIT套接字将立刻被清除并打印警告信息。默认为180000，改为5000。

对于Apache、Nginx等服务器，上几行的参数可以很好地减少TIME_WAIT套接字数量，但是对于Squid，效果却不大。此项参数可以控制TIME_WAIT套接字的最大数量，避免Squid服务器被大量的TIME_WAIT套接字拖死。

10.5 常见指令

在存在大量短连接的情况下，Linux的TCP栈一般都会生成大量的 TIME_WAIT 状态的socket。你可以用下面的命令看到：

netstat -ant| grep -i time_wait

有时候，这个数目是惊人的：

netstat -ant|grep -i time_wait |wc -l

可能会超过三四万。这个时候，我们需要修改 linux kernel 的 tcp time wait的时间，缩短之，有个 sysctl 参数貌似可以使用，它是 /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout，缺省值是 60，也就是60秒，很多网上的资料都说将这个数值设置低一些就可以减少netstat 里面的TIME_WAIT状态，但是这个说法是错误的。

经过认真阅读Linux的内核源代码，我们发现这个数值其实是输出用的，修改之后并没有真正的读回内核中进行使用，而内核中真正管用的是一个宏定义，在 $KERNEL/include/net/tcp.h 里面，有下面的行：

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

而这个宏是真正控制 TCP TIME_WAIT 状态的超时时间的。如果我们希望减少 TIME_WAIT 状态的数目（从而节省一点点内核操作时间），那么可以把这个数值设置低一些，根据我们的测试，设置为 10 秒比较合适！

• 查看TCP各个状态的数量

netstat -ant|awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print (a,S[a])}'

输出：

LAST_ACK 14
SYN_RECV 348
ESTABLISHED 70
FIN_WAIT1 229
FIN_WAIT2 30
CLOSING 33
TIME_WAIT 18122

指令解释

先来看看netstat：
netstat -n
Active Internet connections (w/o servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
tcp 0 0 123.123.123.123:80 234.234.234.234:12345 TIME_WAIT
你实际执行这条命令的时候，可能会得到成千上万条类似上面的记录，不过我们就拿其中的一条就足够了。
 
再来看看awk：
/^tcp/
滤出tcp开头的记录，屏蔽udp, socket等无关记录。
state[]相当于定义了一个名叫state的数组
NF
表示记录的字段数，如上所示的记录，NF等于6
$NF
表示某个字段的值，如上所示的记录，$NF也就是$6，表示第6个字段的值，也就是TIME_WAIT
state[$NF]表示数组元素的值，如上所示的记录，就是state[TIME_WAIT]状态的连接数
++state[$NF]表示把某个数加一，如上所示的记录，就是把state[TIME_WAIT]状态的连接数加一
END
表示在最后阶段要执行的命令
for(key in state)
遍历数组

11. TCP 三次握手和四次挥手的一些疑问

第一次握手，如果客户端发送的SYN一直都传不到被服务器，那么客户端是一直重发SYN到永久吗？客户端停止重发SYN的时机是什么？
第三次握手，如果服务器永远不会收到ACK，服务器就永远都留在 Syn-Recv 状态了吗？退出此状态的时机是什么？
第三次挥手，如果客户端永远收不到 FIN,ACK，客户端永远停留在 Fin-Wait-2状态了吗？退出此状态时机是什么时候呢？
第四次挥手，如果服务器永远收不到 ACK，服务器永远停留在 Last-Ack 状态了吗？退出此状态的时机是什么呢？
如果客户端 在 2SML内依旧没收到 FIN,ACK，会关闭链接吗？服务器那边怎么办呢，是怎么关闭链接的呢？
可以看到，这些问题都是关于 TCP 是如何处理这些异常场景的，我们在学 TCP 连接建立和断开的时候，总是以为这些过程能如期完成。
可惜理想很丰满，现实很骨感，事实预料呀。
TCP 当然不傻，对以上这些异常场景都是有做处理的。
这些异常场景共分为两大类，第一类是 TCP 三次握手期间的异常，第二类是 TCP 四次挥手期间的异常。

12. TCP 三次握手期间的异常

我们先来看看 TCP 三次握手是怎样的。

12.1 第一次握手丢失了，会发生什么？

当客户端想和服务端建立 TCP 连接的时候，首先第一个发的就是 SYN 报文，然后进入到SYN_SENT状态。
在这之后，如果客户端迟迟收不到服务端的 SYN-ACK 报文（第二次握手），就会触发超时重传机制。
不同版本的操作系统可能超时时间不同，有的 1 秒的，也有 3 秒的，这个超时时间是写死在内核里的，如果想要更改则需要重新编译内核，比较麻烦。
当客户端在 1 秒后没收到服务端的 SYN-ACK 报文后，客户端就会重发 SYN 报文，那到底重发几次呢？
在 Linux 里，客户端的 SYN 报文最大重传次数由tcp_syn_retries内核参数控制，这个参数是可以自定义的，默认值一般是 5。
通常，第一次超时重传是在 1 秒后，第二次超时重传是在 2 秒，第三次超时重传是在 4 秒后，第四次超时重传是在 8 秒后，第五次是在超时重传 16 秒后。没错，每次超时的时间是上一次的 2 倍。
当第五次超时重传后，会继续等待 32 秒，如果服务端仍然没有回应 ACK，客户端就不再发送 SYN 包，然后断开 TCP 连接。
所以，总耗时是 1+2+4+8+16+32=63 秒，大约 1 分钟左右。

12.2 第二次握手丢失了，会发生什么？

当服务端收到客户端的第一次握手后，就会回 SYN-ACK 报文给客户端，这个就是第二次握手，此时服务端会进入SYN_RCVD状态。
第二次握手的SYN-ACK报文其实有两个目的 ：

• 第二次握手里的 ACK， 是对第一次握手的确认报文；
• 第二次握手里的 SYN，是服务端发起建立 TCP 连接的报文；

所以，如果第二次握手丢了，就会发送比较有意思的事情，具体会怎么样呢？
因为第二次握手报文里是包含对客户端的第一次握手的 ACK 确认报文，所以，如果客户端迟迟没有收到第二次握手，那么客户端就觉得可能自己的 SYN 报文（第一次握手）丢失了，于是客户端就会触发超时重传机制，重传 SYN 报文。
然后，因为第二次握手中包含服务端的 SYN 报文，所以当客户端收到后，需要给服务端发送 ACK 确认报文（第三次握手），服务端才会认为该 SYN 报文被客户端收到了。
那么，如果第二次握手丢失了，服务端就收不到第三次握手，于是服务端这边会触发超时重传机制，重传 SYN-ACK 报文。
在 Linux 下，SYN-ACK 报文的最大重传次数由tcp_synack_retries内核参数决定，默认值是 5。
因此，当第二次握手丢失了，客户端和服务端都会重传：

• 客户端会重传 SYN 报文，也就是第一次握手，最大重传次数由 tcp_syn_retries内核参数决定。；
• 服务端会重传 SYN-AKC 报文，也就是第二次握手，最大重传次数由 tcp_synack_retries 内核参数决定。

12.3 第三次握手丢失了，会发生什么？

客户端收到服务端的 SYN-ACK 报文后，就会给服务端回一个 ACK 报文，也就是第三次握手，此时客户端状态进入到ESTABLISH状态。
因为这个第三次握手的 ACK 是对第二次握手的 SYN 的确认报文，所以当第三次握手丢失了，如果服务端那一方迟迟收不到这个确认报文，就会触发超时重传机制，重传 SYN-ACK 报文，直到收到第三次握手，或者达到最大重传次数。
注意，ACK 报文是不会有重传的，当 ACK 丢失了，就由对方重传对应的报文。

13. TCP 四次挥手期间的异常

我们再来看看 TCP 四次挥手的过程。

13.1 第一次挥手丢失了，会发生什么？

当客户端（主动关闭方）调用 close 函数后，就会向服务端发送 FIN 报文，试图与服务端断开连接，此时客户端的连接进入到FIN_WAIT_1状态。
正常情况下，如果能及时收到服务端（被动关闭方）的 ACK，则会很快变为FIN_WAIT2状态。
如果第一次挥手丢失了，那么客户端迟迟收不到被动方的 ACK 的话，也就会触发超时重传机制，重传 FIN 报文，重发次数由tcp_orphan_retries参数控制。
当客户端重传 FIN 报文的次数超过tcp_orphan_retries后，就不再发送 FIN 报文，直接进入到close状态。

13.2 第二次挥手丢失了，会发生什么？

当服务端收到客户端的第一次挥手后，就会先回一个 ACK 确认报文，此时服务端的连接进入到CLOSE_WAIT状态。
在前面我们也提了，ACK 报文是不会重传的，所以如果服务端的第二次挥手丢失了，客户端就会触发超时重传机制，重传 FIN 报文，直到收到服务端的第二次挥手，或者达到最大的重传次数。
这里提一下，当客户端收到第二次挥手，也就是收到服务端发送的 ACK 报文后，客户端就会处于FIN_WAIT2状态，在这个状态需要等服务端发送第三次挥手，也就是服务端的 FIN 报文。
对于 close 函数关闭的连接，由于无法再发送和接收数据，所以FIN_WAIT2状态不可以持续太久，而
tcp_fin_timeout控制了这个状态下连接的持续时长，默认值是 60 秒。
这意味着对于调用 close 关闭的连接，如果在 60 秒后还没有收到 FIN 报文，客户端（主动关闭方）的连接就会直接关闭。

13.3 第三次挥手丢失了，会发生什么？

当服务端（被动关闭方）收到客户端（主动关闭方）的 FIN 报文后，内核会自动回复 ACK，同时连接处于CLOSE_WAIT状态，顾名思义，它表示等待应用进程调用 close 函数关闭连接。
此时，内核是没有权利替代进程关闭连接，必须由进程主动调用 close 函数来触发服务端发送 FIN 报文。
服务端处于 CLOSE_WAIT 状态时，调用了 close 函数，内核就会发出 FIN 报文，同时连接进入LAST_ACK 状态，等待客户端返回 ACK 来确认连接关闭。
如果迟迟收不到这个 ACK，服务端就会重发 FIN 报文，重发次数仍然由tcp_orphan_retries 参数控制，这与客户端重发 FIN 报文的重传次数控制方式是一样的。

13.4 第四次挥手丢失了，会发生什么？

当客户端收到服务端的第三次挥手的 FIN 报文后，就会回 ACK 报文，也就是第四次挥手，此时客户端连接进入TIME_WAIT状态。
在 Linux 系统，TIME_WAIT 状态会持续 60 秒后才会进入关闭状态。
然后，服务端（被动关闭方）没有收到 ACK 报文前，还是处于 LAST_ACK 状态。
如果第四次挥手的 ACK 报文没有到达服务端，服务端就会重发 FIN 报文，重发次数仍然由前面介绍过的tcp_orphan_retries参数控制。
是吧，TCP 聪明着很！

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• 解决Linux TIME_WAIT过多造成的问题 https://blog.csdn.net/zhangjunli/article/details/89321202

• tcp连接内存

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/530809991

• http://t.zoukankan.com/xiangsikai-p-9560569.html

15. 未来计划

后面将会进一步探讨TCP连接和内存的关系