一、Linux服務(wù)器上11種網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài):

      圖:TCP的狀態(tài)機(jī)

通常情況下，一個(gè)正常的TCP連接，都會(huì)有三個(gè)階段:1、TCP三次握手; 2、數(shù)據(jù)傳送; 3、TCP四次揮手

注:以下說(shuō)明最好能結(jié)合”圖:TCP的狀態(tài)機(jī)”來(lái)理解。

SYN: (同步序列編號(hào),Synchronize Sequence Numbers)該標(biāo)志僅在三次握手建立TCP連接時(shí)有效。表示一個(gè)新的TCP連接請(qǐng)求。

ACK: (確認(rèn)編號(hào),Acknowledgement Number)是對(duì)TCP請(qǐng)求的確認(rèn)標(biāo)志,同時(shí)提示對(duì)端系統(tǒng)已經(jīng)成功接收所有數(shù)據(jù)。

FIN: (結(jié)束標(biāo)志,FINish)用來(lái)結(jié)束一個(gè)TCP回話.但對(duì)應(yīng)端口仍處于開(kāi)放狀態(tài),準(zhǔn)備接收后續(xù)數(shù)據(jù)。

1)、LISTEN:首先服務(wù)端需要打開(kāi)一個(gè)socket進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，狀態(tài)為L(zhǎng)ISTEN. /* The socket is listening for incoming connections. 偵聽(tīng)來(lái)自遠(yuǎn)方TCP端口的連接請(qǐng)求 */
2)、SYN_SENT:客戶端通過(guò)應(yīng)用程序調(diào)用connect進(jìn)行active open.于是客戶端tcp發(fā)送一個(gè)SYN以請(qǐng)求建立一個(gè)連接.之后狀態(tài)置為SYN_SENT. /*The socket is actively attempting to establish a connection. 在發(fā)送連接請(qǐng)求后等待匹配的連接請(qǐng)求 */

3)、SYN_RECV:服務(wù)端應(yīng)發(fā)出ACK確認(rèn)客戶端的SYN,同時(shí)自己向客戶端發(fā)送一個(gè)SYN. 之后狀態(tài)置為SYN_RECV /* A connection request has been received from the network. 在收到和發(fā)送一個(gè)連接請(qǐng)求后等待對(duì)連接請(qǐng)求的確認(rèn) */

4)、ESTABLISHED: 代表一個(gè)打開(kāi)的連接，雙方可以進(jìn)行或已經(jīng)在數(shù)據(jù)交互了。/* The socket has an established connection. 代表一個(gè)打開(kāi)的連接，數(shù)據(jù)可以傳送給用戶 */

5)、FIN_WAIT1:主動(dòng)關(guān)閉(active close)端應(yīng)用程序調(diào)用close，于是其TCP發(fā)出FIN請(qǐng)求主動(dòng)關(guān)閉連接，之后進(jìn)入FIN_WAIT1狀態(tài)./* The socket is closed, and the connection is shutting down. 等待遠(yuǎn)程TCP的連接中斷請(qǐng)求，或先前的連接中斷請(qǐng)求的確認(rèn) */

6)、CLOSE_WAIT:被動(dòng)關(guān)閉(passive close)端TCP接到FIN后，就發(fā)出ACK以回應(yīng)FIN請(qǐng)求(它的接收也作為文件結(jié)束符傳遞給上層應(yīng)用程序),并進(jìn)入CLOSE_WAIT. /* The remote end has shut down, waiting for the socket to close. 等待從本地用戶發(fā)來(lái)的連接中斷請(qǐng)求 */

7)、FIN_WAIT2:主動(dòng)關(guān)閉端接到ACK后，就進(jìn)入了FIN-WAIT-2 ./* Connection is closed, and the socket is waiting for a shutdown from the remote end. 從遠(yuǎn)程TCP等待連接中斷請(qǐng)求 */

8)、LAST_ACK:被動(dòng)關(guān)閉端一段時(shí)間后，接收到文件結(jié)束符的應(yīng)用程序?qū)⒄{(diào)用CLOSE關(guān)閉連接。這導(dǎo)致它的TCP也發(fā)送一個(gè) FIN,等待對(duì)方的ACK.就進(jìn)入了LAST-ACK . /* The remote end has shut down, and the socket is closed. Waiting for acknowledgement. 等待原來(lái)發(fā)向遠(yuǎn)程TCP的連接中斷請(qǐng)求的確認(rèn) */

9)、TIME_WAIT:在主動(dòng)關(guān)閉端接收到FIN后，TCP就發(fā)送ACK包，并進(jìn)入TIME-WAIT狀態(tài)。/* The socket is waiting after close to handle packets still in the network.等待足夠的時(shí)間以確保遠(yuǎn)程TCP接收到連接中斷請(qǐng)求的確認(rèn) */

10)、CLOSING: 比較少見(jiàn)./* Both sockets are shut down but we still don’t have all our data sent. 等待遠(yuǎn)程TCP對(duì)連接中斷的確認(rèn) */

11)、CLOSED: 被動(dòng)關(guān)閉端在接受到ACK包后，就進(jìn)入了closed的狀態(tài)。連接結(jié)束./* The socket is not being used. 沒(méi)有任何連接狀態(tài) */
TIME_WAIT狀態(tài)的形成只發(fā)生在主動(dòng)關(guān)閉連接的一方。
　　主動(dòng)關(guān)閉方在接收到被動(dòng)關(guān)閉方的FIN請(qǐng)求后，發(fā)送成功給對(duì)方一個(gè)ACK后,將自己的狀態(tài)由FIN_WAIT2修改為T(mén)IME_WAIT，而必須再等2倍 的MSL(Maximum Segment Lifetime,MSL是一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)在internetwork中能存在的時(shí)間)時(shí)間之后雙方才能把狀態(tài) 都改為CLOSED以關(guān)閉連接。目前RHEL里保持TIME_WAIT狀態(tài)的時(shí)間為60秒。當(dāng)然上述很多TCP狀態(tài)在系統(tǒng)里都有對(duì)應(yīng)的解釋或設(shè)置,可見(jiàn)man tcp

二、關(guān)于長(zhǎng)連接和短連接:
　　通俗點(diǎn)講，短連接就是一次TCP請(qǐng)求得到結(jié)果后,連接馬上結(jié)束.而長(zhǎng)連接并不馬上斷開(kāi),而一直保持著,直到長(zhǎng)連接TIMEOUT(具體程序都有相關(guān)參數(shù)說(shuō)明).長(zhǎng)連接可以避免不斷的進(jìn)行TCP三次握手和四次揮手.
長(zhǎng)連接(keepalive)是需要靠雙方不斷的發(fā)送探測(cè)包來(lái)維持的,keepalive期間服務(wù)端和客戶端的TCP連接狀態(tài)是ESTABLISHED.目前http 1.1版本里默認(rèn)都是keepalive(1.0版本默認(rèn)是不keepalive的)，ie6/7/8和firefox都默認(rèn)用的是http 1.1版本了(如何查看當(dāng)前瀏覽器用的是哪個(gè)版本，這里不再贅述)。Apache,java

　　一個(gè)應(yīng)用至于到底是該使用短連接還是長(zhǎng)連接，應(yīng)該視具體情況而定。一般的應(yīng)用應(yīng)該使用長(zhǎng)連接。

tcp 四次揮手

　　TCP協(xié)議有一個(gè)優(yōu)雅的關(guān)閉（graceful close）機(jī)制，以保證應(yīng)用程序在關(guān)閉連接時(shí)不必?fù)?dān)心正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)會(huì)丟失。如第4.5節(jié)的壓縮示例程序所示，這個(gè)機(jī)制還設(shè)計(jì)為允許兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳輸相互獨(dú)立地終止。關(guān)閉機(jī)制的工作流程是：應(yīng)用程序通過(guò)調(diào)用連接套接字的close()方法或shutdownOutput()方法表明數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢。此刻，底層的TCP實(shí)現(xiàn)首先將留存在SendQ隊(duì)列中的數(shù)據(jù)傳輸出去（還要依賴于另一端RecvQ隊(duì)列的剩余空間），然后向另一端發(fā)送一個(gè)關(guān)閉TCP連接的握手消息。該關(guān)閉握手消息可以看作是流終止標(biāo)志：它告訴接收端TCP不會(huì)再有新的數(shù)據(jù)傳入RecvQ隊(duì)列了。（注意，關(guān)閉握手消息本身并沒(méi)有傳遞給接收端應(yīng)用程序，而是通過(guò)read()方法返回-1來(lái)指示其在字節(jié)流中的位置。）正在關(guān)閉的TCP將等待其關(guān)閉握手消息的確認(rèn)信息，該確認(rèn)信息表明在連接上傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)已經(jīng)安全地傳輸?shù)搅薘ecvQ中。只要收到了確認(rèn)消息，該連接就變成"半關(guān)閉（Half closed）"狀態(tài)。直到連接的另一個(gè)方向上收到了對(duì)稱的握手消息后，連接才完全關(guān)閉--也就是說(shuō)，連接的兩端都表明它們?cè)贈(zèng)]有數(shù)據(jù)要發(fā)送了。

　　TCP連接的關(guān)閉事件序列可能以兩種方式發(fā)生：一種方式是先由一個(gè)應(yīng)用程序調(diào)用close()方法（或shutdownOutput()方法），并在另一端調(diào)用close()方法之前完成其關(guān)閉握手消息；另一種方式是兩端同時(shí)調(diào)用close()方法，它們的關(guān)閉握手消息在網(wǎng)絡(luò)上交叉?zhèn)鬏?。圖6.10展示了以第一種方式關(guān)閉連接時(shí)，底層實(shí)現(xiàn)中的事件序列。關(guān)閉握手消息已經(jīng)發(fā)送，套接字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)也已經(jīng)設(shè)置為"Closing"（專業(yè)術(shù)語(yǔ)稱為"FIN_WAIT_1"），然后close()調(diào)用返回。完成這些工作后，將禁止在該Socket上的任何讀寫(xiě)操作（會(huì)拋出異常）。當(dāng)收到關(guān)閉握手確認(rèn)消息后，套接字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)則改變?yōu)?半關(guān)閉"（專業(yè)術(shù)語(yǔ)稱為"FIN_WAIT_2"），這種狀態(tài)將一直持續(xù)，直到接收到另一端的關(guān)閉握手消息

　　關(guān)閉TCP連接的最后微妙之處在于對(duì)Time-Wait狀態(tài)的需要。TCP規(guī)范要求在終止連接時(shí)，兩端的關(guān)閉握手都完成后，至少要有一個(gè)套接字在Time-Wait狀態(tài)保持一段時(shí)間。這個(gè)要求的提出是由于消息在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)可能延遲。如果在連接兩端都完成了關(guān)閉握手后，它們都移除了其底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而此時(shí)在同樣一對(duì)套接字地址之間又立即建立了新的連接，那么前一個(gè)連接在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)延遲的消息就可能在新連接建立后到達(dá)。由于其包含了相同的源地址和目的地址，舊消息就會(huì)被錯(cuò)誤地認(rèn)為是屬于新連接的，其包含的數(shù)據(jù)就可能被錯(cuò)誤地分配到應(yīng)用程序中。

　　雖然這種情形可能很少發(fā)生，TCP還是使用了包括Time-Wait狀態(tài)在內(nèi)的多種機(jī)制對(duì)其進(jìn)行防范。Time-Wait狀態(tài)用于保證每個(gè)TCP連接都在一段平靜時(shí)間內(nèi)結(jié)束，這期間不會(huì)有數(shù)據(jù)發(fā)送。平靜時(shí)間的長(zhǎng)度應(yīng)該等于分組報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)上存留的最長(zhǎng)時(shí)間的兩倍。因此，當(dāng)一個(gè)連接完全結(jié)束（即套接字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)離開(kāi)Time-Wait狀態(tài)并被刪除），并為同樣一對(duì)地址上的新連接清理道路后，就不會(huì)再有舊實(shí)例發(fā)送的消息還存留在網(wǎng)絡(luò)中。實(shí)際上，平靜時(shí)間的長(zhǎng)度要依賴于具體實(shí)現(xiàn)，因?yàn)闆](méi)有機(jī)制能真正限制分組報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)上能夠延遲的時(shí)間。通常使用的時(shí)間范圍是4分鐘減到30秒，或更短。

　　Time-Wait狀態(tài)最重要的作用是，只要底層套接字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還存在，就不允許在相同的本地端口上關(guān)聯(lián)其他套接字。尤其是試圖使用該端口創(chuàng)建新的Socket實(shí)例時(shí)，將拋出IOException異常。

TCP三次握手/四次揮手詳解

1、建立連接協(xié)議（三次握手）
（1）客戶端發(fā)送一個(gè)帶SYN標(biāo)志的TCP報(bào)文到服務(wù)器。這是三次握手過(guò)程中的報(bào)文1。
（2） 服務(wù)器端回應(yīng)客戶端的，這是三次握手中的第2個(gè)報(bào)文，這個(gè)報(bào)文同時(shí)帶ACK標(biāo)志和SYN標(biāo)志。因此它表示對(duì)剛才客戶端SYN報(bào)文的回應(yīng)；同時(shí)又標(biāo)志SYN給客戶端，詢問(wèn)客戶端是否準(zhǔn)備好進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
（3） 客戶必須再次回應(yīng)服務(wù)段一個(gè)ACK報(bào)文，這是報(bào)文段3。

2、連接終止協(xié)議（四次揮手）
　 　由于TCP連接是全雙工的，因此每個(gè)方向都必須單獨(dú)進(jìn)行關(guān)閉。這原則是當(dāng)一方完成它的數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后就能發(fā)送一個(gè)FIN來(lái)終止這個(gè)方向的連接。收到一個(gè) FIN只意味著這一方向上沒(méi)有數(shù)據(jù)流動(dòng)，一個(gè)TCP連接在收到一個(gè)FIN后仍能發(fā)送數(shù)據(jù)。首先進(jìn)行關(guān)閉的一方將執(zhí)行主動(dòng)關(guān)閉，而另一方執(zhí)行被動(dòng)關(guān)閉。
　（1） TCP客戶端發(fā)送一個(gè)FIN，用來(lái)關(guān)閉客戶到服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳送（報(bào)文段4）。
?。?） 服務(wù)器收到這個(gè)FIN，它發(fā)回一個(gè)ACK，確認(rèn)序號(hào)為收到的序號(hào)加1（報(bào)文段5）。和SYN一樣，一個(gè)FIN將占用一個(gè)序號(hào)。
　（3） 服務(wù)器關(guān)閉客戶端的連接，發(fā)送一個(gè)FIN給客戶端（報(bào)文段6）。
?。?） 客戶段發(fā)回ACK報(bào)文確認(rèn)，并將確認(rèn)序號(hào)設(shè)置為收到序號(hào)加1（報(bào)文段7）。

CLOSED: 這個(gè)沒(méi)什么好說(shuō)的了，表示初始狀態(tài)。

LISTEN: 這個(gè)也是非常容易理解的一個(gè)狀態(tài)，表示服務(wù)器端的某個(gè)SOCKET處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，可以接受連接了。

SYN_RCVD: 這個(gè)狀態(tài)表示接受到了SYN報(bào)文，在正常情況下，這個(gè)狀態(tài)是服務(wù)器端的SOCKET在建立TCP連接時(shí)的三次握手會(huì)話過(guò)程中的一個(gè)中間狀態(tài)，很短暫，基本上用netstat你是很難看到這種狀態(tài)的，除非你特意寫(xiě)了一個(gè)客戶端測(cè)試程序，故意將三次TCP握手過(guò)程中最后一個(gè)ACK報(bào)文不予發(fā)送。因此這種狀態(tài)時(shí)，當(dāng)收到客戶端的ACK報(bào)文后，它會(huì)進(jìn)入到ESTABLISHED狀態(tài)。

SYN_SENT: 這個(gè)狀態(tài)與SYN_RCVD遙想呼應(yīng)，當(dāng)客戶端SOCKET執(zhí)行CONNECT連接時(shí)，它首先發(fā)送SYN報(bào)文，因此也隨即它會(huì)進(jìn)入到了SYN_SENT狀態(tài)，并等待服務(wù)端的發(fā)送三次握手中的第2個(gè)報(bào)文。SYN_SENT狀態(tài)表示客戶端已發(fā)送SYN報(bào)文。

ESTABLISHED：這個(gè)容易理解了，表示連接已經(jīng)建立了。

FIN_WAIT_1: 這個(gè)狀態(tài)要好好解釋一下，其實(shí)FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2狀態(tài)的真正含義都是表示等待對(duì)方的FIN報(bào)文。而這兩種狀態(tài)的區(qū)別是：FIN_WAIT_1狀態(tài)實(shí)際上是當(dāng)SOCKET在ESTABLISHED狀態(tài)時(shí)，它想主動(dòng)關(guān)閉連接，向?qū)Ψ桨l(fā)送了FIN報(bào)文，此時(shí)該SOCKET即進(jìn)入到FIN_WAIT_1狀態(tài)。而當(dāng)對(duì)方回應(yīng)ACK報(bào)文后，則進(jìn)入到FIN_WAIT_2狀態(tài)，當(dāng)然在實(shí)際的正常情況下，無(wú)論對(duì)方何種情況下，都應(yīng)該馬上回應(yīng)ACK報(bào)文，所以FIN_WAIT_1狀態(tài)一般是比較難見(jiàn)到的，而FIN_WAIT_2狀態(tài)還有時(shí)常?？梢杂胣etstat看到。

FIN_WAIT_2：上面已經(jīng)詳細(xì)解釋了這種狀態(tài)，實(shí)際上FIN_WAIT_2狀態(tài)下的SOCKET，表示半連接，也即有一方要求close連接，但另外還告訴對(duì)方，我暫時(shí)還有點(diǎn)數(shù)據(jù)需要傳送給你，稍后再關(guān)閉連接。

TIME_WAIT: 表示收到了對(duì)方的FIN報(bào)文，并發(fā)送出了ACK報(bào)文，就等2MSL后即可回到CLOSED可用狀態(tài)了。如果FIN_WAIT_1狀態(tài)下，收到了對(duì)方同時(shí)帶FIN標(biāo)志和ACK標(biāo)志的報(bào)文時(shí)，可以直接進(jìn)入到TIME_WAIT狀態(tài)，而無(wú)須經(jīng)過(guò)FIN_WAIT_2狀態(tài)。

CLOSING: 這種狀態(tài)比較特殊，實(shí)際情況中應(yīng)該是很少見(jiàn)，屬于一種比較罕見(jiàn)的例外狀態(tài)。正常情況下，當(dāng)你發(fā)送FIN報(bào)文后，按理來(lái)說(shuō)是應(yīng)該先收到（或同時(shí)收到）對(duì)方的ACK報(bào)文，再收到對(duì)方的FIN報(bào)文。但是CLOSING狀態(tài)表示你發(fā)送FIN報(bào)文后，并沒(méi)有收到對(duì)方的ACK報(bào)文，反而卻也收到了對(duì)方的FIN報(bào)文。什么情況下會(huì)出現(xiàn)此種情況呢？其實(shí)細(xì)想一下，也不難得出結(jié)論：那就是如果雙方幾乎在同時(shí)close一個(gè)SOCKET的話，那么就出現(xiàn)了雙方同時(shí)發(fā)送FIN報(bào)文的情況，也即會(huì)出現(xiàn)CLOSING狀態(tài)，表示雙方都正在關(guān)閉SOCKET連接。

CLOSE_WAIT: 這種狀態(tài)的含義其實(shí)是表示在等待關(guān)閉。怎么理解呢？當(dāng)對(duì)方close一個(gè)SOCKET后發(fā)送FIN報(bào)文給自己，你系統(tǒng)毫無(wú)疑問(wèn)地會(huì)回應(yīng)一個(gè)ACK報(bào)文給對(duì)方，此時(shí)則進(jìn)入到CLOSE_WAIT狀態(tài)。接下來(lái)呢，實(shí)際上你真正需要考慮的事情是察看你是否還有數(shù)據(jù)發(fā)送給對(duì)方，如果沒(méi)有的話，那么你也就可以close這個(gè)SOCKET，發(fā)送FIN報(bào)文給對(duì)方，也即關(guān)閉連接。所以你在CLOSE_WAIT狀態(tài)下，需要完成的事情是等待你去關(guān)閉連接。

LAST_ACK: 這個(gè)狀態(tài)還是比較容易好理解的，它是被動(dòng)關(guān)閉一方在發(fā)送FIN報(bào)文后，最后等待對(duì)方的ACK報(bào)文。當(dāng)收到ACK報(bào)文后，也即可以進(jìn)入到CLOSED可用狀態(tài)了。

最后有2個(gè)問(wèn)題的回答，我自己分析后的結(jié)論（不一定保證100%正確）:

1、 為什么建立連接協(xié)議是三次握手，而關(guān)閉連接卻是四次握手呢？
這是因?yàn)榉?wù)端的LISTEN狀態(tài)下的SOCKET當(dāng)收到SYN報(bào)文的建連請(qǐng)求后，它可以把ACK和SYN（ACK起應(yīng)答作用，而SYN起同步作用）放在一個(gè)報(bào)文里來(lái)發(fā)送。但關(guān)閉連接時(shí)，當(dāng)收到對(duì)方的FIN報(bào)文通知時(shí)，它僅僅表示對(duì)方?jīng)]有數(shù)據(jù)發(fā)送給你了；但未必你所有的數(shù)據(jù)都全部發(fā)送給對(duì)方了，所以你可以未必會(huì)馬上會(huì)關(guān)閉SOCKET,也即你可能還需要發(fā)送一些數(shù)據(jù)給對(duì)方之后，再發(fā)送FIN報(bào)文給對(duì)方來(lái)表示你同意現(xiàn)在可以關(guān)閉連接了，所以它這里的ACK報(bào)文和FIN報(bào)文多數(shù)情況下都是分開(kāi)發(fā)送的。

2、 為什么TIME_WAIT狀態(tài)還需要等2MSL后才能返回到CLOSED狀態(tài)？
這是因?yàn)椋弘m然雙方都同意關(guān)閉連接了，而且握手的4個(gè)報(bào)文也都協(xié)調(diào)和發(fā)送完畢，按理可以直接回到CLOSED狀態(tài)（就好比從SYN_SEND狀態(tài)到ESTABLISH狀態(tài)那樣）；但是因?yàn)槲覀儽仨氁傧刖W(wǎng)絡(luò)是不可靠的，你無(wú)法保證你最后發(fā)送的ACK報(bào)文會(huì)一定被對(duì)方收到，因此對(duì)方處于LAST_ACK狀態(tài)下的SOCKET可能會(huì)因?yàn)槌瑫r(shí)未收到ACK報(bào)文，而重發(fā)FIN報(bào)文，所以這個(gè)TIME_WAIT狀態(tài)的作用就是用來(lái)重發(fā)可能丟失的ACK報(bào)文。