Java中TCP連接及其優(yōu)化方法

本篇內(nèi)容主要講解“Java中TCP連接及其優(yōu)化方法”，感興趣的朋友不妨來(lái)看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來(lái)帶大家學(xué)習(xí)“Java中TCP連接及其優(yōu)化方法”吧!

作為一個(gè)后端程序員，網(wǎng)絡(luò)連接這塊是一個(gè)繞不過(guò)的砍，當(dāng)你在做服務(wù)器優(yōu)化的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化也是其中一環(huán)，那么作為網(wǎng)絡(luò)連接中最基礎(chǔ)的部分-TCP連接你了解嗎？今天我們來(lái)仔細(xì)看看這個(gè)部分。

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TCP建立連接-三次握手

詳解

1. 客戶端和服務(wù)器還未建立連接，但服務(wù)器一般處于listen狀態(tài)

2. 客戶端主動(dòng)建立連接，向服務(wù)器發(fā)送SYN報(bào)文，客戶端變?yōu)?code>SYN_SENT狀態(tài)

3. 服務(wù)器收到客戶端發(fā)送的報(bào)文，也回了一個(gè)SYN報(bào)文，包含了一個(gè)ack。此時(shí)，服務(wù)器變?yōu)?code>SYN_RCVD狀態(tài)

4. 客戶端收到了服務(wù)器發(fā)送的SYN報(bào)文，確認(rèn)了ack，它將向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)ACK報(bào)文。此時(shí)，客戶端變?yōu)?code>ESTABLISHED

5. 服務(wù)器收到客戶端的ACK報(bào)文，確認(rèn)了ack。此時(shí)，服務(wù)器也變?yōu)?code>ESTABLISHED

6. 服務(wù)器和客戶端可以正常通信了

其中步驟2~4就是三次握手，那么為什么需要三次握手呢？為什么不是一次或者兩次握手呢？

首先，我們需要知道，只有當(dāng)服務(wù)器和客戶端都能確保自己能夠發(fā)消息和接收消息，這次網(wǎng)絡(luò)通信才算成功的。

步驟2的作用是讓服務(wù)器知道了自己是可以接收消息的。

步驟3的作用是讓客戶端知道自己發(fā)送消息和接收消息的功能是OK的，發(fā)送消息的能力是通過(guò)服務(wù)器返回的ack=x+1確認(rèn)的，因?yàn)檫@個(gè)值基于當(dāng)初客戶端發(fā)送的消息seq=x。接收消息的能力是因?yàn)槭盏搅朔?wù)器的返回。

步驟4的作用是讓服務(wù)器端知道自己發(fā)送消息的能力是OK的（和步驟3類似）。

linux查看

linux服務(wù)器可以利用netstat -anp | grep tcp命令，查看服務(wù)器上各個(gè)端口和應(yīng)用的連接狀態(tài)。

你還可以通過(guò)修改linux的配置文件/etc/sysctl.conf，調(diào)整各個(gè)狀態(tài)的數(shù)量

SYN_SENT狀態(tài)相關(guān)

• 主動(dòng)建立連接時(shí)，發(fā)SYN（步驟2）的重試次數(shù)

nct.ipv4.tcp_syn_rctries = 6

• 建立連接時(shí)的本地端口可用范圍

net.ipv4.ip_local_port_range = 32768 60999

SYN_RCVD狀態(tài)相關(guān)

• SYN_RCVD狀態(tài)連接的最大個(gè)數(shù)

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog

• 被動(dòng)建立連接時(shí)，發(fā)SYN/ACK（步驟3）重試次數(shù)

net.ipv4.tcp_synack_retries

說(shuō)完了TCP建立連接，接下來(lái)，我們?cè)賮?lái)看看TCP正常斷開(kāi)連接的過(guò)程

TCP斷開(kāi)連接-四次揮手

詳解

1. 客戶端與服務(wù)器端正常傳輸數(shù)據(jù)

2. 客戶端主動(dòng)斷開(kāi)連接，向服務(wù)器端發(fā)送FIN報(bào)文，客戶端變?yōu)?code>FIN_WAIT1狀態(tài)

3. 服務(wù)器收到客戶端的FIN后，向客戶端發(fā)送ACK報(bào)文，服務(wù)器變?yōu)?code>CLOSE_WAIT狀態(tài)

4. 客戶端收到服務(wù)器的ACK報(bào)文后，客戶端變?yōu)?code>FIN_WAIT2狀態(tài)

5. 服務(wù)器向客戶端發(fā)送FIN報(bào)文，服務(wù)器變?yōu)?code>LAST_ACK狀態(tài)

6. 客戶端收到服務(wù)器發(fā)送的FIN報(bào)文后，向服務(wù)器發(fā)送ACK報(bào)文，客戶端變?yōu)?code>TIME_WAIT狀態(tài)

7. 服務(wù)器收到客戶端的ACK報(bào)文后，服務(wù)器變?yōu)?code>CLOSED狀態(tài)

8. 客戶端經(jīng)過(guò)2MSL(max segment lifetime，報(bào)文最大生存時(shí)間)時(shí)間后，也變?yōu)?code>CLOSED狀態(tài)

其中，步驟2、3、5、6即為4次揮手。

TIME_WAIT狀態(tài)及其優(yōu)化

看完之后，大家想必會(huì)有一個(gè)疑問(wèn)，為什么TIME_WAIT狀態(tài)需要保持2MSL？因?yàn)檫@可以保證至少一次報(bào)文的往返時(shí)間內(nèi)，端口是不可復(fù)用的。

假設(shè)TIME_WAIT狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間很短，我們來(lái)模擬下面這種場(chǎng)景：

• 客戶端向服務(wù)器端發(fā)送了三條報(bào)文，其中第3條報(bào)文卡在網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)器只收到了前兩條，向客戶單發(fā)送ACK=2，客戶端重新發(fā)送第三條報(bào)文。

• 服務(wù)器主動(dòng)發(fā)送FIN報(bào)文，客戶端收到后發(fā)送FIN、ACK，服務(wù)器端收到后發(fā)送ACK并進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)（假設(shè)這個(gè)狀態(tài)很短）。

• 現(xiàn)在服務(wù)器又再次和客戶端建立連接，三次握手之后開(kāi)始發(fā)送正常數(shù)據(jù)，結(jié)果之前卡住的第三條報(bào)文，現(xiàn)在終于發(fā)送到服務(wù)器，但服務(wù)器也不知道該如何處理這條報(bào)文。

因此這也是TIME_WAIT狀態(tài)需要保持2MSL的原因，如果這么長(zhǎng)時(shí)間也沒(méi)有收到報(bào)文，即使有正確的報(bào)文從客戶端發(fā)出，也已經(jīng)過(guò)期了，因此不會(huì)影響到之后的通信。

但這同樣也會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，TIME_WAIT狀態(tài)保持的時(shí)間較長(zhǎng)，假設(shè)服務(wù)器端有大量TIME_WAIT狀態(tài)的TCP連接，就相當(dāng)于白白浪費(fèi)掉大量的服務(wù)器資源(端口)。此時(shí)，我們可以通過(guò)修改以下配置進(jìn)行服務(wù)器調(diào)優(yōu)：

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1

• 開(kāi)啟后，作為客戶端時(shí)新連接可以使用仍然處于TIME_WAIT狀態(tài)的端口

• 由于timestamp的存在，操作系統(tǒng)可以拒絕遲到的報(bào)文（例如上面說(shuō)的第三條報(bào)文），可以利用以下配置：

net.ipv4.tcp_timestamps = 1

其他狀態(tài)的優(yōu)化

CLOSE_WAIT狀態(tài)

如果服務(wù)器端有大量CLOSE_WAIT狀態(tài)的連接，很有可能是應(yīng)用進(jìn)程出現(xiàn)bug，沒(méi)有及時(shí)關(guān)閉連接。

FIN_WAIT1狀態(tài)

調(diào)整發(fā)送FIN報(bào)文的重試次數(shù)，0相當(dāng)于8

net.ipv4.tcp_orphan_retries = 0

FIN_WAIT2狀態(tài)

調(diào)整保持在FIN_WAIT2狀態(tài)的時(shí)間

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 60

總結(jié)

看到這里，想必你應(yīng)該對(duì)TCP連接有了一個(gè)大致的了解?，F(xiàn)在服務(wù)器大多都用了nginx做了負(fù)載均衡，因此，我們可能需要在此基礎(chǔ)上了解一些nginx相關(guān)的配置原理，這樣應(yīng)該會(huì)對(duì)我們的服務(wù)器性能調(diào)優(yōu)會(huì)有更大的幫助。有興趣的同學(xué)不妨可以去了解一下，如果有什么新發(fā)現(xiàn)想和作者探討的，歡迎在下方留言。

到此，相信大家對(duì)“Java中TCP連接及其優(yōu)化方法”有了更深的了解，不妨來(lái)實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！