网络编程释疑之：TCP的TIME_WAIT状态在服务器开发中的影响？

在进行TCP高并发服务器开发时，有些规则仿佛是约定俗成的，很多朋友会依据这些规则去做，比如高并发TCP服务器中进行主动关闭的一方最好是客户端、服务器端程序最好启用SO_REUSEADDR选项，但是很多人却不知所以然，我们为什么要这么做呢？

先上图

可以看到执行主动关闭端和被动关闭端的各个阶段的状态，今天咱的重点就是TIME_WAIT状态，可以看出TIME_WAIT状态是执行主动关闭的那一端产生的。

TIME_WAIT状态有两个存在的理由

1. 可靠地实现TCP全双工连接的终止；

2. 允许老的重复分节在网络中消逝；

第一个理由参考上图。 假设主动关闭端最终发送的ACK丢失了。对端将重新发送FIN，主动关闭端只有在维护状态信息的情况下才可以重新发送最终的那个ACK。如果不维护这个状态信息，主动关闭端将会响应一个RST，对端会将此响应标记为错误，所以不能进行正常的关闭。

第二个理由假设我们在ip A:端口B主机和ip C:端口D主机之间建立一个TCP连接。我们关闭这个连接，过一段时间在相同的IP地址和端口之间建立另一个连接。由于他们的IP地址和端口号都相同，所以如果上一个连接的老的重复分组再出现会影响新的连接。为了做到这一点，TCP将不会给处于TIME_WAIT状态的连接发起这个新的连接。这个持续时间如果大于MSL（IP数据报在因特网中的最大生存时间）

如果要满足以上实现，TIME_WAIT状态必须要有一定的持续时间，所以TIME_WAIT也被称为2MSL等待状态，一般持续时间在1分钟到4分钟之间。

高并发TCP服务器中进行主动关闭的一方最好是客户端：因为对于高并发服务器来说文件描述符资源是很重要的资源，如果对于每一个连接都要经历TIME_WAIT这个2MSL的时长，势必造成资源不能立马复用的浪费。虽然对于客户端来说TIME_WAIT状态会占用端口和句柄资源，但是客户端一般很少有并发资源限制，所以客户端执行主动关闭是比较合适的。

服务器端程序最好启用SO_REUSEADDR选项：我们想这样做一种情况，如果生产环境中服务端程序由于某种错误操作关闭了，我们肯定是要立马重启服务程序，但是TIME_WAIT还在占用着这些地址端口资源让你的服务起不来，那你着不着急。SOREUSEADDR这个选项正是允许地址端口的重复绑定。

参考书籍:

《UNIX网络编程 卷1》《TCP/IP详解 卷1：协议》