基于C++从0到1手写Linux高性能网络编程框架(超清)

TIME_WAIT状态存在原因有两点：

其一是可靠的中止tcp连接；

其二是保证让延迟的tcp报文有足够的时间被识别；

客户端在关闭连接阶段需要处理收到重复的结束报文，然后回复最后的ACK给服务端，否则客户端在收到服务端的FIN就直接回复ACK，这样后续服务端重传的FIN包都会被回复RESET报文，这时服务端认为是错误报文，这就是第一点存在的原因；

那么第二点是为了不让同一个tcp端口被多次打开或者是断开以后马上被一个新的连接接管，这样存在数据安全和处理异常等问题，让tcp最大时间坚持2MSL也是为了确保重发和延时的tcp包在这段时间内被丢弃(使用端口复用采用socket选项SO_REUSEADDR)；

tcp超时重传和拥塞控制

tcp服务必须能够重传超时时间内未收到的tcp报文段。

为此，tcp模块为每一个tcp报文都维护一个重传定时器，linux两个重传相关的内核参数：

/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries1和/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2

前者表示tcp最少执行重传次数，默认为3；

后者表示tcp最多执行重传次数，默认为15；

tcp服务有重传必然就会导致拥塞，那么接下来介绍网络底层如何进行拥塞控制？

拥塞控制包括四个部分：慢启动，拥塞避免，快速重传和快速恢复；

在此之前还需要介绍窗口概念：RNWD(接收窗口，指前面tcp报文中的对端发送的win窗口)，CWND(拥塞窗口，是系统定义的一个状态变量大小)，SWND(发送窗口，是RNWD和CWND之间的较小值)；

在tcp模块刚开始发送数据阶段并不知道网络的实际情况，需要试探性地增加CWND，这一过程称为慢启动，CWND初始值设置为2-4个MSS；然后发送端每次收到接受端的一个确认，就按照公式：

CWND += min(N, MSS)

其中N是此次确认中包含的之前未确认的字节数；

如果随着CWND不断累加，不加控制会造成网络拥塞，那么需要进行拥塞避免算法，界定慢启动和拥塞避免过程通过慢启动门限(ssthresh)控制，当CWND超过ssthresh则进入拥塞避免阶段；

拥塞避免阶段控制CWND是每个RTT时间都计算(如果RTT时间内收到多少确认包)，公式：

CWND += SMSS*SMSS/CWND

这样就保障了CWND缓慢增长，直到传输超时或者tcp重传定时器溢出，就需要重新调整ssthresh，再次进入慢启动阶段，那么ssthresh计算公式：

ssthresh = max(FlightSize/2, 2MSS)

其中FlightSize已经发送但是还未收到确认的字节数；

另外一种情况：在接受端接收到重复的确认报文段的时候，tcp模块如何处理？

如果发送端收到3个重复的确认报文，认为拥塞发生，启动快速重传和快速恢复，先计算ssthresh；

然后通过CWND = ssthresh + 3 * SMSS计算出CWND，再次每收到1个重复确认时，设置CWND += SMSS，最后当收到新数据的确认时，直接设置CWND = ssthresh，这样快速重传和快速恢复完成，又再次进入拥塞避免阶段。