網(wǎng)絡管理基本知識：TCP的四種定時器

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TCP 是提供可靠的傳輸層，它使用的方法之一就是確認從另一端收到的數(shù)據(jù)。但是數(shù)據(jù)和確認都可能會丟失。TCP 通過在發(fā)送時設置一個定時器來解決這個問題。如果當定時器溢出時還沒收到確認，它就會重傳該數(shù)據(jù)。關(guān)鍵在于超時和重傳策略，即怎樣決定超時的時間間隔和如何確定重傳的頻率。

對于每個連接，TCP 管理著四個不同的定時器：重傳定時器、堅持定時器、保活定時器 以及 2MSL 定時器。

重傳定時器

為了防止丟失數(shù)據(jù)報文段或確認報文段，當 TCP 發(fā)送報文段時，啟動了特定報文段的重傳計時器，若在計時器超時之前收到對報文段的確認，則撤銷計時器。若收到特定報文段的確認之前計時器已經(jīng)超時，則重傳該報文，并把計時器復位。這里最重要的是超時的時間計算，有關(guān)該時間的請查閱具體的算法，這里不再進行記錄。

堅持定時器

堅持定時器主要是解決零窗口大小通知可能導致的死鎖問題。剛開始接收端向發(fā)送端發(fā)送了一個零窗口報文段。在不久之后，如果接收端的緩存區(qū)有一定的空間可以接收數(shù)據(jù)，此時接收端就會向發(fā)送端發(fā)送了一個非零窗口大小的報文段(即窗口更新)，但是這個非零窗口大小的報文段在傳輸過程中丟失，導致發(fā)送端無法接收到該非零窗口大小的報文段。因此，發(fā)送端就會一直處于等待非零窗口大小的報文端通知，由于接收端已經(jīng)發(fā)送了非零窗口大小的報文段，而且并不知道該報文段在傳輸過程中丟失，則接收端會一直處于等待接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，如果沒有任何措施的話，這個死鎖的局面會一直延續(xù)下去。

為了解決上面這個問題，TCP 為每一個連接設有一個堅持定時器(也叫持續(xù)計數(shù)器)。當發(fā)送端收到零窗口的確認時，就啟動堅持計時器，當堅持計時器截止期到時，發(fā)送端就發(fā)送一個特殊的報文段，叫探測報文段，這個報文段只有一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。探測報文段有序號，但序號永遠不需要確認，甚至在計算對其他部分數(shù)據(jù)的確認時這個序號也被忽略。探測報文段提醒接收端，確認已丟失，必須重傳。

堅持計時器的截止期設置為重傳時間的值，但若沒有收到來自接收端的響應，則發(fā)送另一個探測報文段，并將堅持計時器的值加倍和并復位，發(fā)送端繼續(xù)發(fā)送探測報文段，將堅持計時器的值加倍和復位，直到這個值增大到閾值為止(通常為 60 秒)。在此之后，發(fā)送端每隔 60s 就發(fā)送一個報文段，直到窗口重新打開為止。

堅持定時器的原理：當 TCP 服務器收到了客戶端的 0 滑動窗口報文時，啟動一個定時器來計時，并在定時器溢出的時向客戶端查詢窗口是否已經(jīng)增大，如果得到非零的窗口就重新開始發(fā)送數(shù)據(jù)，如果得到零窗口就再開一個新的定時器準備下一次查詢。

?；疃〞r器

?；疃〞r器是為了應對 TCP 連接雙方出現(xiàn)長時間的沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。如果客戶端與服務器建立了 TCP 連接之后，客戶端由于某種原因?qū)е轮鳈C故障，則服務器就不能收到來自客戶端的數(shù)據(jù)，而服務器不可能一直處于等待狀態(tài)，?；疃〞r器就是用來解決這個問題的。服務器每收到一次客戶端的數(shù)據(jù)，就重新設置?；疃〞r器，通常為 2 小時，如果 2 小時沒有收到客戶端的數(shù)據(jù)，服務端就發(fā)送一個探測報文，以后每隔75秒發(fā)送一次，如果連續(xù)發(fā)送10次探測報文段后仍沒有收到客戶端的響應，服務器就認為客戶端出現(xiàn)了故障，就可以終止這個連接。

2MSL 定時器

2MSL 定時器主要是解決以下兩種情況：

TIME_WA上網(wǎng)行為 確保有足夠的時間讓對端收到了ACK，如果被動關(guān)閉的那方?jīng)]有收到 ACK，就會觸發(fā)被動端重發(fā) FIN。因為最后一次確認應答 ACK 報文段很有可能丟失，因而使被動關(guān)閉方處于在LIST_ACK 狀態(tài)的，此時被動關(guān)閉方會重發(fā)這個 FIN+ACK 報文段，在這等待的 2MSL 時間內(nèi)主動關(guān)閉方重新收到這個被動關(guān)閉方重發(fā)的 FIN+ACK 報文段，因此，主動關(guān)閉方會重新發(fā)送確認應答信息，從而重新啟動 2MSL 計時器，直到通信雙方都進入 CLOSED 狀態(tài)。如果主動關(guān)閉方在 TIME_WA上網(wǎng)行為 狀態(tài)不等待一段時間就直接釋放連接并進入 CLOSED 狀態(tài)，那么主動關(guān)閉方無法收到來自被動關(guān)閉方重發(fā)的 FIN+ACK 報文段，也就不會再發(fā)送一次確認 ACK 報文段，因此被動關(guān)閉方就無法正常進入CLOSED 狀態(tài)。

有足夠的時間讓這個連接不會跟后面的連接混在一起。防止已失效的請求連接出現(xiàn)在本連接中。在連接處于 2MSL 等待時，任何遲到的報文段將被丟棄，因為處于 2MSL等待的、由該插口(插口是IP和端口對的意思，socket)定義的連接在這段時間內(nèi)將不能被再用，這樣就可以使下一個新的連接中不會出現(xiàn)這種舊的連接之前延遲的報文段。

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