TCP连接终止前的TIME_WAIT状态

TIME_WAIT状态

客户端连接在接收到服务器结束报文段之后，并未直接进入CLOSED状态，而是转移到TIME_WAIT状态。
在这个状态，客户端连接要等待一段长为2 MSL(Maximum Segment Life，报文段最大生存时间)的时间，才能完全关闭。
MSL是TCP报文段在网络中最大生存时间，标准文档RFC 1122的建议值是2min（即2分钟）。

为何会有TIME_WAIT?

TIME_WAIT状态存在的原因有两点：
1、可靠地终止TCP连接。
2、保证让迟来的TCP报文段有足够的时间被识别并丢弃。

为何要这么做？
1的原因：
如果客户端给服务端发的最后一个ACK确认结束的报文丢失，那么服务器将重发结束报文段。
因此客户端需要停留在某个状态以处理重复收到的结束报文段。
不然客户端将回应服务器一个复位报文段（RST），服务器则会认为此是一个错误，因为它在等待客户端确认关闭连接的最后一个确认报文段（ACK）。

2的原因：
Linux系统上，一个TCP端口不能被同时打开多次。
当一个TCP连接处于TIME_WAIT状态时，将无法立即使用该连接占用着的端口来建立一个新连接。
如果没有TIME_WAIT状态，应用程序能够立即建立起一个和刚关闭的连接相似的连接。
这个新的、和原来相似的连接被称为原来连接的化身。新的化身可能接收到属于原来的连接的某些TCP报文段，显然不应该发生这种情况。

为啥是2MSL？
因为MSL是TCP报文段在网络中最大生存时间，所以2MSL的时间能保证网络上两个传输方向上尚未接收到的、迟到的TCP报文都已经丢失。
因此一个连接的新的化身可在2MSL之后安全地建立，而不会收到属于原来的连接的应用程序数据。

避免TIME_WAIT状态

避免目的：希望程序退出后能够立即重启。
由于客户端端口号的随机性，客户端一般和程序上次使用的端口号（TIME_WAIT状态）不同，所以客户端一般可以立即重启。

但是服务端总是使用同一个知名服务端口号，所以连接的TIME_WAIT状态将导致它不能立即重启。不过，我们可以通过socket选项
SO_REUSEADDR来强制进程立即使用处于TIME_WAIT状态的连接占用端口。

知识来源：《Linux高性能服务器编程》