我们了解了 TCP 四次挥手，在四次挥手的过程中，发起连接断开的一方会有一段时间处于 TIME_WAIT 的状态，你知道 TIME_WAIT 是用来做什么的么？
TIME_WAIT 发生的场景
TCP 连接终止时，主机 1 先发送 FIN 报文，主机 2 进入 CLOSE_WAIT 状态，并发送一个 ACK 应答，同时，主机 2 通过 read 调用获得 EOF，并将此结果通知应用程序进行主动关闭操作，发送 FIN 报文。主机 1 在接收到 FIN 报文后发送 ACK 应答，此时主机 1 进入 TIME_WAIT 状态。
主机 1 在 TIME_WAIT 停留持续时间是固定的，是最长分节生命期 MSL（maximum segment lifetime）的两倍，一般称之为 2MSL。和大多数 BSD 派生的系统一样，Linux 系统里有一个硬编码的字段，名称为TCP_TIMEWAIT_LEN，其值为 60 秒。也就是说，Linux 系统停留在 TIME_WAIT 的时间为固定的 60 秒。
#define TCP_TIMEWAIT_LEN (60*HZ) /* how long to wait to destroy TIME- WAIT state, about 60 seconds */
你一定要记住一点，只有发起连接终止的一方会进入 TIME_WAIT 状态。这一点面试的时候经常会被问到。
TIME_WAIT 的作用
你可能会问，为什么不直接进入 CLOSED 状态，而要停留在 TIME_WAIT 这个状态？
这要从两个方面来说。
首先，这样做是为了确保最后的 ACK 能让被动关闭方接收，从而帮助其正常关闭。
TCP 在设计的时候，做了充分的容错性设计，比如，TCP 假设报文会出错，需要重传。在这里，如果图中主机 1 的 ACK 报文没有传输成功，那么主机 2 就会重新发送 FIN 报文。
如果主机 1 没有维护 TIME_WAIT 状态，而直接进入 CLOSED 状态，它就失去了当前状态的上下文，只能回复一个 RST 操作，从而导致被动关闭方出现错误。
现在主机 1 知道自己处于 TIME_WAIT 的状态，就可以在接收到 FIN 报文之后，重新发出一个 ACK 报文，使得主机 2 可以进入正常的 CLOSED 状态。
第二个理由和连接“化身”和报文迷走有关系，为了让旧连接的重复分节在网络中自然消失。
我们知道，在网络中，经常会发生报文经过一段时间才能到达目的地的情况，产生的原因是多种多样的，如路由器重启，链路突然出现故障等。如果迷走报文到达时，发现 TCP 连接四元组（源 IP，源端口，目的 IP，目的端口）所代表的连接不复存在，那么很简单，这个报文自然丢弃。
我们考虑这样一个场景，在原连接中断后，又重新创建了一个原连接的“化身”，说是化身其实是因为这个连接和原先的连接四元组完全相同，如果迷失报文经过一段时间也到达，那么这个报文会被误认为是连接“化身”的一个 TCP 分节，这样就会对 TCP 通信产生影响。
所以，TCP 就设计出了这么一个机制，经过 2MSL 这个时间，足以让两个方向上的分组都被丢弃，使得原来连接的分组在网络中都自然消失，再出现的分组一定都是新化身所产生的。
划重点，2MSL 的时间是从主机 1 接收到 FIN 后发送 ACK 开始计时的；如果在 TIME_WAIT 时间内，因为主机 1 的 ACK 没有传输到主机 2，主机 1 又接收到了主机 2 重发的 FIN 报文，那么 2MSL 时间将重新计时。
TIME_WAIT 的危害
第一是内存资源占用，这个目前看来不是太严重，基本可以忽略。
第二是对端口资源的占用，一个 TCP 连接至少消耗一个本地端口。要知道，端口资源也是有限的，一般可以开启的端口为 32768～61000 ，也可以通过net.ipv4.ip_local_port_range指定，如果 TIME_WAIT 状态过多，会导致无法创建新连接。这个也是我们在一开始讲到的那个例子。
如何优化 TIME_WAIT？
在高并发的情况下，如果我们想对 TIME_WAIT 做一些优化，来解决我们一开始提到的例子，该如何办呢？
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets
一个暴力的方法是通过 sysctl 命令，将系统值调小。这个值默认为 18000，当系统中处于 TIME_WAIT 的连接一旦超过这个值时，系统就会将所有的 TIME_WAIT 连接状态重置，并且只打印出警告信息。这个方法过于暴力，而且治标不治本，带来的问题远比解决的问题多，不推荐使用。
调低 TCP_TIMEWAIT_LEN，重新编译系统
这个方法是一个不错的方法，缺点是需要“一点”内核方面的知识，能够重新编译内核。我想这个不是大多数人能接受的方式。
net.ipv4.tcp_tw_reuse：更安全的设置
那么 Linux 有没有提供更安全的选择呢？
当然有。这就是net.ipv4.tcp_tw_reuse选项。
Linux 系统对于net.ipv4.tcp_tw_reuse的解释如下:
Allow to reuse TIME-WAIT sockets for new connections when it is safe from protocol viewpoint. Default value is 0.It should not be changed without advice/request of technical experts.
这段话的大意是从协议角度理解如果是安全可控的，可以复用处于 TIME_WAIT 的套接字为新的连接所用。
那么什么是协议角度理解的安全可控呢？主要有两点：
1.只适用于连接发起方（C/S 模型中的客户端）；
2.对应的 TIME_WAIT 状态的连接创建时间超过 1 秒才可以被复用。
使用这个选项，还有一个前提，需要打开对 TCP 时间戳的支持，即net.ipv4.tcp_timestamps=1（默认即为 1）。
要知道，TCP 协议也在与时俱进，RFC 1323 中实现了 TCP 拓展规范，以便保证 TCP 的高可用，并引入了新的 TCP 选项，两个 4 字节的时间戳字段，用于记录 TCP 发送方的当前时间戳和从对端接收到的最新时间戳。由于引入了时间戳，我们在前面提到的 2MSL 问题就不复存在了，因为重复的数据包会因为时间戳过期被自然丢弃。
总结
在今天的内容里，我讲了 TCP 的四次挥手，重点对 TIME_WAIT 的产生、作用以及优化进行了讲解，你需要记住以下三点：
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TIME_WAIT 的引入是为了让 TCP 报文得以自然消失，同时为了让被动关闭方能够正常关闭；
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不要试图使用SO_LINGER设置套接字选项，跳过 TIME_WAIT；
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现代 Linux 系统引入了更安全可控的方案，可以帮助我们尽可能地复用 TIME_WAIT 状态的连接。
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