20230502 - 二叉树1 | 二叉树理论基础、二叉树的递归遍历-CFANZ编程社区

TCP 四次挥手过程是怎样的？

关闭连接时，客户端向服务端发送 FIN 时，仅仅表示客户端不再发送数据了但是还能接收数据。
服务端收到客户端的 FIN 报文时，先回一个 ACK 应答报文，而服务端可能还有数据需要处理和发送，等服务端不再发送数据时，才发送 FIN 报文给客户端来表示同意现在关闭连接。
在特定情况下，四次挥手是可以变成三次挥手的

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。
服务端处于 CLOSE_WAIT 状态时，必须由进程主动调用 close 函数，来触发服务端发送 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。

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。

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：
- 防止历史连接中的数据，被后面相同四元组的连接错误的接收；
- 保证「被动关闭连接」的一方，能被正确的关闭；

第一是占用系统资源，比如文件描述符、内存资源、CPU 资源、线程资源等；
第二是占用端口资源，端口资源也是有限的，一般可以开启的端口为 32768～61000，也可以通过 net.ipv4.ip_local_port_range参数指定范围。
- 如果客户端（主动发起关闭连接方）的 TIME_WAIT 状态过多，占满了所有端口资源，那么就无法对「目的 IP+ 目的 PORT」都一样的服务端发起连接了
- 如果服务端（主动发起关闭连接方）的 TIME_WAIT 状态过多，并不会导致端口资源受限，但是 TCP 连接过多，会占用系统资源，比如文件描述符、内存资源、CPU 资源、线程资源等。

TIME_WAIT 状态是主动关闭连接方才会出现的状态，所以如果服务器出现大量的 TIME_WAIT 状态的 TCP 连接，就是说明服务器主动断开了很多 TCP 连接。
什么场景下服务端会主动断开连接呢？
- 第一个场景：HTTP 没有使用长连接
- 第二个场景：HTTP 长连接超时
- 第三个场景：HTTP 长连接的请求数量达到上限

CLOSE_WAIT 状态是「被动关闭方」才会有的状态，而且如果「被动关闭方」没有调用 close 函数关闭连接，那么就无法发出 FIN 报文，从而无法使得 CLOSE_WAIT 状态的连接转变为 LAST_ACK 状态。
当服务端出现大量 CLOSE_WAIT 状态的连接的时候，说明服务端的程序没有调用 close 函数关闭连接。

客户端如果发生了宕机，或者断电的场景。如果服务端一直不会发送数据给客户端，那么服务端是永远无法感知到客户端宕机这个事件的，也就是服务端的 TCP 连接将一直处于 ESTABLISH 状态，占用着系统资源。
为了避免这种情况，TCP 有个保活机制
- 定义一个时间段，在这个时间段内，如果没有任何连接相关的活动，TCP 保活机制会开始作用，每隔一个时间间隔，发送一个探测报文，该探测报文包含的数据非常少，如果连续几个探测报文都没有得到响应，则认为当前的 TCP 连接已经死亡，系统内核将错误信息通知给上层应用程序。
TCP 保活的这个机制检测的时间是有点长，可以在应用层实现一个心跳机制。
- web 服务软件一般都会提供keepalive_timeout参数，用来指定 HTTP 长连接的超时时间。如果设置了 HTTP 长连接的超时时间是 60 秒，web 服务软件就会启动一个定时器，如果客户端在完成一个 HTTP 请求后，在 60 秒内都没有再发起新的请求，定时器的时间一到，就会触发回调函数来释放该连接。