TCP 被定义为面向连接的可靠协议，这里主要讲一下TCP的面向连接特性！

TCP面向连接

TCP会话起于三次握手、终于四次挥手，整个过程是带连接管理的，只有连接正常的情况下TCP才能正常的传输数据。

TCP三次握手

tcp三次握手过程

为什么握手要三次？

主要在于为什么需要最后一次ACK，如果是两次就握手成功，Host1发第一个SYN包在网络中丢失，然后重发SYN包，SYN包到了Host2，Host2回复SYN+ACK就建立连接了，然后数据传输，连接关闭，之后第一个SYN包又来到了Host2，这个时候Host2回复SYN+ACK进入已连接状态，Host1其实已经释放了连接，这时Host2的连接资源将一直无法释放。

tcp三次握手抓包

tcp三次握手linux内核主要系统参数

TCP四次挥手

tcp四次挥手过程

为什么挥手要四次？

挥手为什么要四次比握手多一次，主要是Host1发送FIN到Host2后，Host2可能还有数据需要传输给Host1，这个时候会先回复ACK，然后Host2等待传输完所有数据再发送FIN给Host1，Host1最后回复ACK给Host2从而完成挥手过程，资源可以释放(在Host2没有数据传输给Host1的情况下，ACK和FIN会同一个包传输给Host1，就是图中的合并场景，这个时候看起来就是三次挥手)。

tcp四次挥手抓包

tcp四次挥手linux内核主要系统参数

tcp连接管理

tcp状态转移图

tcp实际运行连接问题

• tcp两端同时发起建立连接(call collision)

两端同时发起连接情况下，两端发完SYN进入SYN_SEND状态，然后几乎同时收到SYN回复SYN+ACK进入到SYN_RCVD状态，最后几乎同时收到SYN+ACK会进入ESTABLISHED状态，这个时候最终建立的是一条连接，并非两条连接(socket只有一个)

• tcp两端同时关闭连接

两端同时发FIN，然后会同时ACL后进入CLOSING->TIME_WAIT->CLOSED

• tcp断开被动方出现大量CLOSE_WAIT

通常是服务端，CLOSE_WAIT后应用层代码问题没有close socket，一直无法进入LAST_ACK，这种情况linux可以通过net.ipv4.tcp_keepalive_time内核参数设置超时，更重要的是修复代码bug(异常情况下注意close socket)

• tcp断开主动方出现大量FIN_WAIT_2

主动方在FIN_WAIT_2半连接状态时收不到被动方发的FIN就无法进入TIME_WAIT，linux可通过net.ipv4.tcp_fin_timeout内核参数(其实就是msl)设置fin超时

• tcp断开主动方出现大量TIME_WAIT

主动方进入TIME_WAIT状态需要等待2msl(2个msl是保证收到重传ACK的时间)时间进入CLOSED，等待2msl时间主要为了被动方能收到最后一个ACK应答，如果最后一个ACK应答丢失，被动方能重发FIN，然后重传最后一个ACK，由于tcp都需要close以后端口资源才能回收利用，出现大量的TIME_WAIT占用太多端口资源可能造成资源枯竭，linux上可适当修改net.ipv4.tcp_fin_timeout来修改msl进行优化，也可以通过net.ipv4.tcp_max_tw_buckets参数(TIME_WAIT上限)来进行一定的限制

• 被动方LAST_ACK收不到最后ACK

最后的ACK丢失，若主动方在TIME_WAIT状态，被动方重发FIN来触发最后ACK重传，从而进入CLOSED，若主动方已经进入CLOSED，被动方重发FIN来触发回复RST，从而进入CLOSED，最终都能顺利进入CLOSED

tcp连接linux内核主要参数

# tcp客户端SYN连接请求重试次数
net.ipv4.tcp_syn_retries=6
# tcp服务端SYN+ACK回复重试次数
net.ipv4.tcp_synack_retries=5
# tcp服务端SYN Cookies，出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范SYN Flood攻击，默认为1，表示开启，0为关闭，2为无条件生成
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
# tcp服务端SYN队列的长度，默认为1024，加大队列长度可以accept的网络连接数，net.core.somaxconn参数也会影响队列大小，两者需要同时配置
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 1024
# 0x1: (client) 默认值，开启客户端TFO， 但是必须使用sendto()或sendmsg()调用，不能使用connect()
# 0x2: (server) 开启服务端TFO支持
# 0x4: (client) 发送syn+数据，而不管cookie的有效性，不带fast open coookie选项
# 0x200: (server) 接受TFO, 而不管cookie选项
# 0x400: (server) 所有listener都支持，不用显式设置TCP_FASTOPEN socket选项
net.ipv4.tcp_fastopen = 1
# tcp keepalive启用后，keepalive消息发送间隔，缺省是2小时
net.ipv4.tcp_keepalive_time=7200
# tcp端口主动方FIN包重试次数
net.ipv4.tcp_orphan_retries=0
# tcp TIME_WAIT最大上限，超过后会清除
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000
# tcp主动方保持在FIN-WAIT-2状态的时间，也同样是tcp msl时间
net.ipv4.tcp_fin_timeout=60
# tcp是否重用TIME_WAIT的socket，默认为0，表示关闭，可配置为1重用TIME_WAIT连接
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 0
# 网络设备接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时，允许送到队列的数据包的最大数目
net.core.netdev_max_backlog=5000