網(wǎng)絡(luò)管理基本知識(shí)：TCP的四種定時(shí)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(rèn)從另一端收到的數(shù)據(jù)。但是數(shù)據(jù)和確認(rèn)都可能會(huì)丟失。TCP 通過(guò)在發(fā)送時(shí)設(shè)置一個(gè)定時(shí)器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。如果當(dāng)定時(shí)器溢出時(shí)還沒(méi)收到確認(rèn)，它就會(huì)重傳該數(shù)據(jù)。關(guān)鍵在于超時(shí)和重傳策略，即怎樣決定超時(shí)的時(shí)間間隔和如何確定重傳的頻率。

對(duì)于每個(gè)連接，TCP 管理著四個(gè)不同的定時(shí)器：重傳定時(shí)器、堅(jiān)持定時(shí)器、?；疃〞r(shí)器 以及 2MSL 定時(shí)器。

重傳定時(shí)器

為了防止丟失數(shù)據(jù)報(bào)文段或確認(rèn)報(bào)文段，當(dāng) TCP 發(fā)送報(bào)文段時(shí)，啟動(dòng)了特定報(bào)文段的重傳計(jì)時(shí)器，若在計(jì)時(shí)器超時(shí)之前收到對(duì)報(bào)文段的確認(rèn)，則撤銷計(jì)時(shí)器。若收到特定報(bào)文段的確認(rèn)之前計(jì)時(shí)器已經(jīng)超時(shí)，則重傳該報(bào)文，并把計(jì)時(shí)器復(fù)位。這里最重要的是超時(shí)的時(shí)間計(jì)算，有關(guān)該時(shí)間的請(qǐng)查閱具體的算法，這里不再進(jìn)行記錄。

堅(jiān)持定時(shí)器

堅(jiān)持定時(shí)器主要是解決零窗口大小通知可能導(dǎo)致的死鎖問(wèn)題。剛開(kāi)始接收端向發(fā)送端發(fā)送了一個(gè)零窗口報(bào)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(shí)接收端就會(huì)向發(fā)送端發(fā)送了一個(gè)非零窗口大小的報(bào)文段(即窗口更新)，但是這個(gè)非零窗口大小的報(bào)文段在傳輸過(guò)程中丟失，導(dǎo)致發(fā)送端無(wú)法接收到該非零窗口大小的報(bào)文段。因此，發(fā)送端就會(huì)一直處于等待非零窗口大小的報(bào)文端通知，由于接收端已經(jīng)發(fā)送了非零窗口大小的報(bào)文段，而且并不知道該報(bào)文段在傳輸過(guò)程中丟失，則接收端會(huì)一直處于等待接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，如果沒(méi)有任何措施的話，這個(gè)死鎖的局面會(huì)一直延續(xù)下去。

為了解決上面這個(gè)問(wèn)題，TCP 為每一個(gè)連接設(shè)有一個(gè)堅(jiān)持定時(shí)器(也叫持續(xù)計(jì)數(shù)器)。當(dāng)發(fā)送端收到零窗口的確認(rèn)時(shí)，就啟動(dòng)堅(jiān)持計(jì)時(shí)器，當(dāng)堅(jiān)持計(jì)時(shí)器截止期到時(shí)，發(fā)送端就發(fā)送一個(gè)特殊的報(bào)文段，叫探測(cè)報(bào)文段，這個(gè)報(bào)文段只有一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。探測(cè)報(bào)文段有序號(hào)，但序號(hào)永遠(yuǎn)不需要確認(rèn)，甚至在計(jì)算對(duì)其他部分?jǐn)?shù)據(jù)的確認(rèn)時(shí)這個(gè)序號(hào)也被忽略。探測(cè)報(bào)文段提醒接收端，確認(rèn)已丟失，必須重傳。

堅(jiān)持計(jì)時(shí)器的截止期設(shè)置為重傳時(shí)間的值，但若沒(méi)有收到來(lái)自接收端的響應(yīng)，則發(fā)送另一個(gè)探測(cè)報(bào)文段，并將堅(jiān)持計(jì)時(shí)器的值加倍和并復(fù)位，發(fā)送端繼續(xù)發(fā)送探測(cè)報(bào)文段，將堅(jiān)持計(jì)時(shí)器的值加倍和復(fù)位，直到這個(gè)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(gè)報(bào)文段，直到窗口重新打開(kāi)為止。

堅(jiān)持定時(shí)器的原理：當(dāng) TCP 服務(wù)器收到了客戶端的 0 滑動(dòng)窗口報(bào)文時(shí)，啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器來(lái)計(jì)時(shí)，并在定時(shí)器溢出的時(shí)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(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，如果得到零窗口就再開(kāi)一個(gè)新的定時(shí)器準(zhǔn)備下一次查詢。

保活定時(shí)器

?；疃〞r(shí)器是為了應(yīng)對(duì) TCP 連接雙方出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。如果客戶端與服務(wù)器建立了 TCP 連接之后，客戶端由于某種原因?qū)е轮鳈C(jī)故障，則服務(wù)器就不能收到來(lái)自客戶端的數(shù)據(jù)，而服務(wù)器不可能一直處于等待狀態(tài)，保活定時(shí)器就是用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的。服務(wù)器每收到一次客戶端的數(shù)據(jù)，就重新設(shè)置?；疃〞r(shí)器，通常為 2 小時(shí)，如果 2 小時(shí)沒(méi)有收到客戶端的數(shù)據(jù)，服務(wù)端就發(fā)送一個(gè)探測(cè)報(bào)文，以后每隔75秒發(fā)送一次，如果連續(xù)發(fā)送10次探測(cè)報(bào)文段后仍沒(méi)有收到客戶端的響應(yīng)，服務(wù)器就認(rèn)為客戶端出現(xiàn)了故障，就可以終止這個(gè)連接。

2MSL 定時(shí)器

2MSL 定時(shí)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(shí)間讓對(duì)端收到了ACK，如果被動(dòng)關(guān)閉的那方?jīng)]有收到 ACK，就會(huì)觸發(fā)被動(dòng)端重發(fā) FIN。因?yàn)樽詈笠淮未_認(rèn)應(yīng)答 ACK 報(bào)文段很有可能丟失，因而使被動(dòng)關(guān)閉方處于在LIST_ACK 狀態(tài)的，此時(shí)被動(dòng)關(guān)閉方會(huì)重發(fā)這個(gè) FIN+ACK 報(bào)文段，在這等待的 2MSL 時(shí)間內(nèi)主動(dòng)關(guān)閉方重新收到這個(gè)被動(dòng)關(guān)閉方重發(fā)的 FIN+ACK 報(bào)文段，因此，主動(dòng)關(guān)閉方會(huì)重新發(fā)送確認(rèn)應(yīng)答信息，從而重新啟動(dòng) 2MSL 計(jì)時(shí)器，直到通信雙方都進(jìn)入 CLOSED 狀態(tài)。如果主動(dòng)關(guān)閉方在 TIME_WA上網(wǎng)行為 狀態(tài)不等待一段時(shí)間就直接釋放連接并進(jìn)入 CLOSED 狀態(tài)，那么主動(dòng)關(guān)閉方無(wú)法收到來(lái)自被動(dòng)關(guān)閉方重發(fā)的 FIN+ACK 報(bào)文段，也就不會(huì)再發(fā)送一次確認(rèn) ACK 報(bào)文段，因此被動(dòng)關(guān)閉方就無(wú)法正常進(jìn)入CLOSED 狀態(tài)。

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

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