三次握手四次挥手性能分析

概述

三次握手首要目的是同步序列号。只有同步了序列号才能进行稳定可靠的传输，TCP的特性是依赖序列号实现的，比如流量控制、消息重发，这就是三次握手报文被称为 SYN 的原因，SYN的全称叫做Synchronize Sequence Numbers
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第一次握手

客户端向服务器发送 syn 序列号后进入SYN-SENT状态，此时服务端维护了一个半连接队列： tcp_max_syn_backlog 。半连接队列溢出后，新的连接就会被drop，无法建立新的连接。通过设置 tcp_max_syn_backlog 参数来修改半连接队列。
如果 SYN 半连接队列满了，不一定就非要丢弃。只要开启 tcp_syncookies 参数就可以绕过半连接队列。

0 表示关闭该功能
1 表示半连接队列溢出时再启用
2 表示无条件开启

syncookie 可以用于应对 DDOS攻击（恶意构造大量的 SYN 报文，造成半连接队列溢出，导致客户端的连接无法建立）
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第二次握手

客户端发出syn之后，等待服务器回复ACK 报文。正常情况下，服务器会在几毫秒内返回 syn+ack，状态变更为syn_rcvd。但如果客户端一直没有收到 syn+ack，则会重发 syn，重试的次数由 tcp_syn_retries 参数控制，默认6 次。第 1 次重试发生在 1 秒钟后，接着以翻倍的方式在第 2、4、8、16、32 秒做 6 次重试，总耗时1+2+4+8+16+32+64=127 秒最后一次重试等待 64 秒，如果仍然没有收到ack，则返回 connection timeout。

第三次握手

客户端接收到服务端syn+ack之后，向服务端发送最终的ack确认。客户端进入Established状态

此时服务端维护的是全连接队列。全连接队列在（backlog,net.core.somaxconn）之间取最小值，backlog由应用程序传入
如果服务端没有接收到客户端的最终 ack，服务端会重发 syn+ack。重传次数由tcp_synack_retries 控制
全连接个数如果超出队列长度，新的全连接就会被 drop。服务端在执行 drop 的时候，可以选择发送 reset 来通知客户端，让客户端不再重发
Client 服务端接收到最终 ack 之后，三次握手完成。Tcp数据包在全连接队列中等待服务调用
echo 3 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_fastopen 绕过三次握手

backlog

tomcat里面，backlog叫accept_count
mysql,nginx,redis里面，backlog名字没有变化

net.ipv4.tcp_abort_on_overflow = 0 表示不发送 reset

第一次挥手

主动方发送一个 fin报文，主动关闭连接，此时主动方从established进入fin-wait1。

第二次挥手

被动方接收到fin报文之后，回复ack，连接状态从established变为close_wait,等待进程调用close函数关闭连接
主动发接收到ack之后，状态会在几十ms内从fin_wait1变为fin_wait2，此时主动方就已经完全关闭连接了
如果主动方一直收不到对方返回的ack报文，主动方会重发fin报文，重发次数由 tcp_orphan_retries 控制
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第三次挥手

被动方进入 close_wait状态时，read 函数返回 0。
被动方的应用程序通过read函数来判断对方已经发送关闭，然后调用close（）函数，进而触发内核发送 fin 报文，此时被动方的状态变为 last_ack。
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close_wait异常

被动方应用程序没有调用close关闭连接，也就不会发出FIN 包，进而导致tcp状态全部堆积在close_wait
客户端提交或回滚事务时，没有关闭（即没发送fin）与数据库的连接，导致数据库因为连接超时而主动关闭（现在变成了数据库主动发送fin了）。此时，原先的客户端就会出现大量close_wait状态连接堆积
应用程序响应慢：应用程序不能及时响应主动方的关闭请求或者来不及判断read（）函数，也会导致close_wait堆积

第四次挥手

主动方收到fin 报文之后回复ack，同时连接的状态由fin_wait2 变为 time_wait，系统默认大约60s后time_wait状态的连接才会彻底关闭。被动方收到 ACK 报文后，连接就会关闭。
Timewait 时间过长或者总数过多，会导致大量的端口被占用，新的连接无法建立。因此需要做几手处理
设置 net.ipv4.tcp_max_tw_buckets，控制 timewait 总数
设置 net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1，开启端口复用
设置 net.ipv4.ip_local_port_range，扩大端口范围