引言

在计算机网络中，TCP（传输控制协议）是最为广泛应用的协议之一，尤其在提供可靠的数据传输时。我们熟知 TCP 三次握手的过程，它用于建立连接，但在连接关闭时，TCP 需要进行四次挥手（Four-Way Handshake）来断开连接，确保双方都能正确关闭连接，释放资源。

在这篇博客中，我们将详细探讨TCP 四次挥手过程中的细节，分析常见问题及排查方法，帮助你深入理解这一机制。

一、TCP 的四次挥手过程

TCP 四次挥手的基本过程

四次挥手是 TCP 协议用于断开连接的标准过程，确保双方都能释放资源并确保可靠的连接关闭。

过程如下：

第一次挥手：

• 客户端发送FIN包，表示客户端没有数据要发送了，要求关闭连接。
• 客户端进入FIN_WAIT_1状态。

第二次挥手：

• 服务器收到FIN包后，向客户端发送ACK包，确认客户端关闭连接的请求。
• 服务器进入CLOSE_WAIT状态。

第三次挥手：

• 服务器发送FIN包，告诉客户端，服务器也没有数据发送了，准备关闭连接。
• 服务器进入LAST_ACK状态。

第四次挥手：

• 客户端收到服务器的FIN包后，发送ACK包确认。
• 客户端进入TIME_WAIT状态，等待足够的时间确保服务器收到确认包。
• 客户端进入CLOSED状态，连接正式关闭。

二、常见问题与分析

1 第二次和第三次挥手能否合并？

第二次和第三次挥手是可以合并的，因为它们分别是：

• 第二次挥手：服务器向客户端确认已收到 FIN 包，并告知其准备关闭连接。
• 第三次挥手：服务器主动向客户端发送自己的 FIN 包，通知客户端服务器也准备关闭连接。

每个阶段都需要对方确认，以确保连接断开时的可靠性和正确性。因此，通畅不可以将这两步合并。

但是如果被动关闭方没有数据要发送并且开启了TCP延迟确认机制就可以合并

2 如果第三次挥手一直没发，会发生什么？

如果第三次挥手的FIN 包没有被发送（即服务器没有关闭连接），客户端就无法进入TIME_WAIT状态，也就无法完全关闭连接。

此时，客户端会一直处于FIN_WAIT_1或FIN_WAIT_2状态，且连接无法完全释放，可能导致连接资源泄露，服务器端的端口资源也会被占用，影响其他请求的接入。

解决方案：

• 在 TCP 连接断开时，服务器应确保发送了第三次挥手的FIN 包。

3 第二次和第三次挥手之间，主动断开的那端能做什么？

当客户端发送了FIN包（第一次挥手）后，进入FIN_WAIT_1状态，等待服务器的确认包。在第二次挥手到第三次挥手期间，客户端可以做以下操作：

• 继续向应用层发送数据：虽然连接正在关闭，但应用层仍可以继续发送数据。
• 等待ACK包和FIN包的到来，以完成连接的彻底关闭。

在这个过程中，客户端还可以进行资源清理，例如释放缓冲区、关闭文件句柄等。

4 如果客户端发送的 FIN 包丢失，服务端的状态是什么？

如果客户端发送的FIN 包丢失，服务端无法收到连接断开请求。此时，客户端会超时重发FIN 包。服务器端的状态在这期间保持ESTABLISHED，直到接收到客户端的FIN 包，才会进入CLOSE_WAIT状态，进行正常的断开过程。

通常来说，TCP 会通过重传机制自动解决丢包问题，确保最终连接能够顺利断开。

5 为什么第四次挥手要等 2MSL（最大报文生命周期）？

TIME_WAIT状态要求等待2MSL，即两个最大报文生命周期（Maximum Segment Lifetime）的时间，是为了确保：

1. 确认包被对方收到：客户端发送的ACK 包必须确保服务器收到。如果第四次挥手的ACK 包丢失，客户端可以重新发送。

2. 防止老旧的数据包：如果网络中存在老的数据包，它们可能会延迟到达。在2MSL的时间内，客户端能够确保所有的旧数据包被丢弃，避免重传时引起混乱。

6 服务端出现大量 TIME_WAIT 的原因

服务端出现大量TIME_WAIT状态，可能是以下原因：

1. 频繁的连接创建与销毁：如果服务端频繁地建立和断开连接，例如短连接的高频访问，可能导致大量的TIME_WAIT状态。

2. 没有正确关闭连接：如果某些连接没有在关闭时正常执行四次挥手，也可能导致大量的TIME_WAIT。

3. 网络延迟：在高延迟网络环境中，FIN 包可能会延迟，导致TIME_WAIT状态的积压。

解决方案：

• 使用长连接（如 HTTP Keep-Alive）减少频繁连接的开销。
• 在高并发的服务中，调整内核的TIME_WAIT过期时间。
• 适当配置TCP 回收策略。

总结

TCP 协议的四次挥手过程确保了可靠的连接关闭，但其过程中的每一步都有可能受到不同因素的影响，从而导致连接无法正确断开。理解每个过程的详细步骤及常见问题，对于开发和运维人员来说是非常重要的。

总结要点：

• 四次挥手过程保证了可靠的连接释放，且每一阶段都非常重要。
• TIME_WAIT状态用于确保可靠性，但在高并发场景中可能带来资源浪费。
• 合理的连接管理和排查策略能够帮助我们减少连接问题。