浅析TCP的四种内部计时器

TCP有四种内部计时器

1.时间等待计时器

2.保活计时器

3.重传计时器

4.持久计时器

一、时间等待计时器

     时间等待计时器常用于链接终止时，当TCP关闭一个链接时，它并不认为这个链接马上就真正地终止了，在时间等待期间，链接还处于一种中间过渡状态。时间等待计时器的值通常设置为一个报文段寿命期待值的2倍。

     设置时间计时器的目的：

1.如果最后一个ACK报文丢失了，那么服务器（它为最后的FIN设置了计时器）以为它的FIN丢失了，因而重传，如果客户端在2MSL时间之前就关闭了链接，进入closed状态，那么，它就永远无法接收到这个重传的FIN报文，所以，服务器也会无法接收到丢失的ACK报文。服务器就不能关闭这个链接，2MSL可以使客户端等待足够长的时间，这样就使得如果ACK丢失了，客户端也可以等到下一个FIN的到来。如果在2MSL时间内，一个新的FIN到达了，客户端就冲发一个ACK，并且重新启动2MSL计时器。

2.从一个链接发来的报文可能会在下一个链接出现。如果客户和服务器关闭了链接，短暂时间后又使用相同的套接字打开一个链接，这样的新链接叫久链接的化身。这样前一个链接的报文就有可能会到达新的链接，同时被解释成新的报文。为了避免这个问题，TCP规定这个化身必须经过2MSL时间以后才出现。

扩展：2MSL

MSL（Maximum Segment Lifetime）即报文最大生存时间

TCP的时间等待状态也成为2MSL等待状态。当TCP一方发起关闭链接请求后，就会使用“四次挥手”的方式断开链接。当发出最后一个ACK字段也就是三次挥手之后，发送了第四次的ACK就进入时间等待状态。

该状态为什么设计在主动方关闭？

     由主动关闭方发送最后一次ACK字段，只要有一方保持时间等待状态，就能起到避免链接在2MSL时间内重新建立。不需要双方都有。

二、保活计时器

     保活计时器使用在某些实现中，用来防止两个TCP之间的链接中出现长时间的空闲。如果客户端与服务器端建立了TCP链接后，很长时间内客户端都没发送数据给服务器端，那么，很有可能是客户端出现了故障，但此时，服务器端就会一直处于等待的状态，在这种情况下，链接就会一直处于打开的状态。我们用设置保活计时器的方法解决这种情况。

如何实现？（工作原理）

     每当服务器端收到客户端的数据时，都将保活计时器重新设置（通常设置为2个小时），过了两个小时后，如果服务器端没有收到客户端的数据，就会发探测报文段给客户端，每隔75秒发一个，连续发10个探测报文后，仍没有收到对方的来信，则服务器端认为客户端出现故障，并会终止链接。

三、重传计时器

     重传计时器是为了控制丢失的报文段或丢弃的报文段。一般在TCP发送报文段的时候会创建对此次报文段的重传定时器。

为了防止报文丢失，当TCP发送一个报文时，就会启动重传计时器。

1.在计时器超时之前就收到了特定报文的确认，则撤销这个计时器。

2.在计时器超时之前没有收到特定报文的确认，则重传这份数据报，并重置计时器。

重传时间一般为2RTT（Round Trip Time）,2倍的往返时间。

四、持久计时器

     为了对付零窗口大小通知，TCP还有一种计时器叫做持久计时器。

     产生：假定接收TCP宣布了窗口为0，发送TCP就停止发送报文段，直到确认TCP确认并且宣布了一个非0的窗口大小。但这个确认有可能会丢失。因为在TCP中，对确认是不需要再发送确认的。若确认丢失了，接收TCP并不知道，而是会认为它已经完成了任务。并等待着发送TCP会发送更多的报文。但发送TCP没有收到确认，就等待对方发来确认来通知窗口大小。这样，双方都在等待等待对方。就会形成一种死锁的局面。

     要打开这种死锁，TCP为每一个链接使用一个持久计时器。当发送TCP收到一个窗口大小为0的通知时，就启动持久计时器。当持久计时器期限到时，就发送一个特殊的报文段叫做探测报文段。这个报文段只有一个字节的数据。它有一个序号，但是这个序号永远不需要确认，甚至在计算对其他部分数据的确认时，也忽略该序号。探测报文只是用来提醒对方，确认报文已经丢失，需要重传。

   使用：持久计时器的值设置为重传时间的值，但是，若没有收到从接收端来的响应，则需要发送另一个探测报文，并将持久计时器的值加倍和复位。发送端继续发送探测报文段，将持久计时器的值加倍和复位，直到这个值达到最大限度（通常为60秒），在这以后，发送端每隔60秒发送一个探测报文段。直到窗口重新打开。