TCP的状态转换及生产问题实操

当然，也可以通过shell脚本实现复杂的查询，比如下面用于统计ESTABLISHED状态的数量。

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

netstat命令功能非常强大，由于篇幅问题，本文只能抛砖引玉，更多功能可以man一下看看，这里就不过多解释。

三、实际生产环境的意义

前面啰嗦了一大堆，我们回到正题，了解这些状态到底有什么用呢?我们知道Linux操作系统对文件句柄的总量是有限制的，套接字也属于文件句柄，因此也是有限制的。了解套接字的状态有助于我们了解服务器是否有隐患或者性能瓶颈。

说到这，可能有的同学还是不明白，我们举个简单的例子。假设一台服务器最多有6万个句柄，如果由于某种业务场景，在服务器端出现大量的TIME_WAIT，此时这些套接字是无法马上释放，也就是无法马上被重复使用，但仍然占用6万句柄的名额。这块，随着时间的推移，可能会耗尽所有句柄，从而导致有新的连接请求是服务器端无法响应的问题。

为了让大家更形象的理解这些状态在实际生产中的意义，我们举几个实际生产中遇到问题的例子。

1. 服务器端大量TIME_WAIT

(1) 现象描述

某对象存储服务，在监控系统发现有大量的TIME_WAIT。经确认该服务器是一台新上架接入的服务器。经反复确认，具备相同功能的同集群的其它服务器工作都正常，并不存在大量TIME_WAIT的情况。

(2) 问题分析

结合协议我们知道主动关闭方会处于该状态，而且TIME_WAIT状态下的TCP连接会等待2*MSL。因此我们查看系统配置cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout，发现是默认值。因此，确定是等待时间太长，导致套接字无法被利用所致。

(3) 问题解决

通过调整内核参数解决，打开文件/etc/sysctl.conf，编辑文件，加入以下内容：

net.ipv4.tcp_syncookies = 1 
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30 

然后执行/sbin/sysctl -p让参数生效。

上述内容的含义具体如下：

• 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修改系統默认的TIMEOUT时间

2. 服务器端大量ESTABLISHED

(1) 问题描述

某Tomcat服务器出现大量ESTABLISHED连接。

(2) 问题分析

根据协议状态转换情况，初步推断是tomcat服务器回收session时出了问题，这个一般都跟服务器的Timeout设置有联系。

查看tomcat的配置文件 server.xml

<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1" 
 connectionTimeout="20000" 
 redirectPort="8443" URIEncoding="UTF-8" /> 
***** 

我们重点关注一下connectionTimeout，这个配置导致建立一个socket连接后，如果一直没有收到客户端的FIN，也没有数据过来，那么此连接也必须等到10s后，才能被超时释放。由于服务器并发量大，而该超时时间有长，导致连接释放严重滞后，因此出现大量的ESTABLISHED连接。

(3) 问题解决

分析上述问题后，我们有针对性的作出如下修改。

connectionTimeout="20000" 改为 connectionTimeout="100" 
acceptCount="100"改为acceptCount="5000" 

修改后问题解决。

实际的例子还很多，但万变不离其宗，需要我们熟悉TCP协议和状态转换，这样在实际生产中遇到问题就可以有理有据的进行分析，然后轻松解决。

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（编辑：核心网）

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