字節(jié)一面：服務(wù)端掛了，客戶(hù)端的 TCP 連接還在嗎？

收到一位讀者的私信，說(shuō)字節(jié)面試有這么一個(gè)問(wèn)題：服務(wù)端掛了，客戶(hù)端的 TCP 連接會(huì)發(fā)生什么？

如果「服務(wù)端掛掉」指的是「服務(wù)端進(jìn)程崩潰」，那么這個(gè)讀者猜的想法是對(duì)的，服務(wù)端的進(jìn)程在發(fā)生崩潰的時(shí)候，內(nèi)核會(huì)發(fā)送 FIN 報(bào)文，與客戶(hù)端進(jìn)行四次揮手。

但是，如果「服務(wù)端掛掉」指的是「服務(wù)端主機(jī)宕機(jī)」，那么是不會(huì)發(fā)生四次揮手的，具體后續(xù)會(huì)發(fā)生什么？還要看客戶(hù)端會(huì)不會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)？

• 如果客戶(hù)端會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)，由于服務(wù)端已經(jīng)不存在，客戶(hù)端的數(shù)據(jù)報(bào)文會(huì)超時(shí)重傳，當(dāng)重傳次數(shù)達(dá)到一定閾值后，會(huì)斷開(kāi) TCP 連接；
• 如果客戶(hù)端一直不會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)，再看客戶(hù)端有沒(méi)有開(kāi)啟 TCP keepalive 機(jī)制？
• 如果有開(kāi)啟，客戶(hù)端在一段時(shí)間后，檢測(cè)到服務(wù)端的 TCP 連接已經(jīng)不存在，則會(huì)斷開(kāi)自身的 TCP 連接；
• 如果沒(méi)有開(kāi)啟，客戶(hù)端的 TCP 連接會(huì)一直存在，并不會(huì)斷開(kāi)。

上面屬于精簡(jiǎn)回答了，下面我們?cè)敿?xì)聊聊。

服務(wù)端進(jìn)程崩潰，客戶(hù)端會(huì)發(fā)生什么？

TCP 的連接信息是由內(nèi)核維護(hù)的，所以當(dāng)服務(wù)端的進(jìn)程崩潰后，內(nèi)核需要回收該進(jìn)程的所有 TCP 連接資源，于是內(nèi)核會(huì)發(fā)送第一次揮手 FIN 報(bào)文，后續(xù)的揮手過(guò)程也都是在內(nèi)核完成，并不需要進(jìn)程的參與，所以即使服務(wù)端的進(jìn)程退出了，還是能與客戶(hù)端完成 TCP四次揮手的過(guò)程。

我自己也做了實(shí)驗(yàn)，使用 kill -9 命令來(lái)模擬進(jìn)程崩潰的情況，發(fā)現(xiàn)在 kill 掉進(jìn)程后，服務(wù)端會(huì)發(fā)送 FIN 報(bào)文，與客戶(hù)端進(jìn)行四次揮手。

服務(wù)端主機(jī)宕機(jī)后，客戶(hù)端會(huì)發(fā)生什么？

當(dāng)服務(wù)端的主機(jī)突然斷電了，這種情況就是屬于服務(wù)端主機(jī)宕機(jī)了。

當(dāng)服務(wù)端的主機(jī)發(fā)生了宕機(jī)，是沒(méi)辦法和客戶(hù)端進(jìn)行四次揮手的，所以在服務(wù)端主機(jī)發(fā)生宕機(jī)的那一時(shí)刻，客戶(hù)端是沒(méi)辦法立刻感知到服務(wù)端主機(jī)宕機(jī)了，只能在后續(xù)的數(shù)據(jù)交互中來(lái)感知服務(wù)端的連接已經(jīng)不存在了。

因此，我們要分兩種情況來(lái)討論：

• 服務(wù)端主機(jī)宕機(jī)后，客戶(hù)端會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)；
• 服務(wù)端主機(jī)宕機(jī)后，客戶(hù)端一直不會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)；

服務(wù)端主機(jī)宕機(jī)后，如果客戶(hù)端會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)

在服務(wù)端主機(jī)宕機(jī)后，客戶(hù)端發(fā)送了數(shù)據(jù)報(bào)文，由于得不到響應(yīng)，在等待一定時(shí)長(zhǎng)后，客戶(hù)端就會(huì)觸發(fā)超時(shí)重傳機(jī)制，重傳未得到響應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)文。

當(dāng)重傳次數(shù)達(dá)到達(dá)到一定閾值后，內(nèi)核就會(huì)判定出該 TCP 連接有問(wèn)題，然后通過(guò) Socket 接口告訴應(yīng)用程序該 TCP 連接出問(wèn)題了，于是客戶(hù)端的 TCP 連接就會(huì)斷開(kāi)。

那 TCP 的數(shù)據(jù)報(bào)文具體重傳幾次呢？

在 Linux 系統(tǒng)中，提供了一個(gè)叫 tcp_retries2 配置項(xiàng)，默認(rèn)值是 15，如下圖：

這個(gè)內(nèi)核參數(shù)是控制，在 TCP 連接建立的情況下，超時(shí)重傳的最大次數(shù)。

不過(guò) tcp_retries2 設(shè)置了 15 次，并不代表 TCP 超時(shí)重傳了 15 次才會(huì)通知應(yīng)用程序終止該 TCP 連接，內(nèi)核會(huì)根據(jù) tcp_retries2 設(shè)置的值，計(jì)算出一個(gè) timeout（如果 tcp_retries2 =15，那么計(jì)算得到的 timeout = 924600 ms），如果重傳間隔超過(guò)這個(gè) timeout，則認(rèn)為超過(guò)了閾值，就會(huì)停止重傳，然后就會(huì)斷開(kāi) TCP 連接。

在發(fā)生超時(shí)重傳的過(guò)程中，每一輪的超時(shí)時(shí)間（RTO）都是倍數(shù)增長(zhǎng)的，比如如果第一輪 RTO 是 200 毫秒，那么第二輪 RTO 是 400 毫秒，第三輪 RTO 是 800 毫秒，以此類(lèi)推。

而 RTO 是基于 RTT（一個(gè)包的往返時(shí)間） 來(lái)計(jì)算的，如果 RTT 較大，那么計(jì)算出來(lái)的 RTO 就越大，那么經(jīng)過(guò)幾輪重傳后，很快就達(dá)到了上面的 timeout 值了。

舉個(gè)例子，如果 tcp_retries2 =15，那么計(jì)算得到的 timeout = 924600 ms，如果重傳總間隔時(shí)長(zhǎng)達(dá)到了 timeout 就會(huì)停止重傳，然后就會(huì)斷開(kāi) TCP 連接：

• 如果 RTT 比較小，那么 RTO 初始值就約等于下限 200ms，也就是第一輪的超時(shí)時(shí)間是 200 毫秒，由于 timeout 總時(shí)長(zhǎng)是 924600 ms，表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象剛好就是重傳了 15 次，超過(guò)了 timeout 值，從而斷開(kāi) TCP 連接
• 如果 RTT 比較大，假設(shè) RTO 初始值計(jì)算得到的是 1000 ms，也就是第一輪的超時(shí)時(shí)間是 1 秒，那么根本不需要重傳 15 次，重傳總間隔就會(huì)超過(guò) 924600 ms。

最小 RTO 和最大 RTO 是在 Linux 內(nèi)核中定義好了：

#define TCP_RTO_MAX ((unsigned)(120*HZ)) #define TCP_RTO_MIN ((unsigned)(HZ/5)) 

Linux 2.6+ 使用 1000 毫秒的 HZ，因此TCP_RTO_MIN約為 200 毫秒，TCP_RTO_MAX約為 120 秒。

net.ipv4.tcp_keepalive_time=7200
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl=75  
net.ipv4.tcp_keepalive_probes=9