Java面试基础之TCP连接以及其优化

前言

作为一个后端程序员,网络连接这块是一个绕不过的砍,当你在做服务器优化的时候,网络优化也是其中一环,那么作为网络连接中最基础的部分-TCP连接你了解吗?今天我们来仔细看看这个部分。

TCP建立连接-三次握手

详解

  1. 客户端和服务器还未建立连接,但服务器一般处于listen状态
  2. 客户端主动建立连接,向服务器发送SYN报文,客户端变为SYN_SENT状态
  3. 服务器收到客户端发送的报文,也回了一个SYN报文,包含了一个ack。此时,服务器变为SYN_RCVD状态
  4. 客户端收到了服务器发送的SYN报文,确认了ack,它将向服务器发送一个ACK报文。此时,客户端变为ESTABLISHED
  5. 服务器收到客户端的ACK报文,确认了ack。此时,服务器也变为ESTABLISHED
  6. 服务器和客户端可以正常通信了

其中步骤2~4就是三次握手,那么为什么需要三次握手呢?为什么不是一次或者两次握手呢?

首先,我们需要知道,只有当服务器和客户端都能确保自己能够发消息和接收消息,这次网络通信才算成功的。

步骤2的作用是让服务器知道了自己是可以接收消息的。

步骤3的作用是让客户端知道自己发送消息和接收消息的功能是OK的,发送消息的能力是通过服务器返回的ack=x+1确认的,因为这个值基于当初客户端发送的消息seq=x。接收消息的能力是因为收到了服务器的返回。

步骤4的作用是让服务器端知道自己发送消息的能力是OK的(和步骤3类似)。

linux查看

linux服务器可以利用netstat -anp | grep tcp命令,查看服务器上各个端口和应用的连接状态。

你还可以通过修改linux的配置文件/etc/sysctl.conf,调整各个状态的数量

SYN_SENT状态相关

主动建立连接时,发SYN(步骤2)的重试次数

nct.ipv4.tcp_syn_rctries = 6

建立连接时的本地端口可用范围

net.ipv4.ip_local_port_range = 32768 60999

SYN_RCVD状态相关

SYN_RCVD状态连接的最大个数

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog

被动建立连接时,发SYN/ACK(步骤3)重试次数

net.ipv4.tcp_synack_retries

说完了TCP建立连接,接下来,我们再来看看TCP正常断开连接的过程

TCP断开连接-四次挥手

详解

  1. 客户端与服务器端正常传输数据
  2. 客户端主动断开连接,向服务器端发送FIN报文,客户端变为FIN_WAIT1状态
  3. 服务器收到客户端的FIN后,向客户端发送ACK报文,服务器变为CLOSE_WAIT状态
  4. 客户端收到服务器的ACK报文后,客户端变为FIN_WAIT2状态
  5. 服务器向客户端发送FIN报文,服务器变为LAST_ACK状态
  6. 客户端收到服务器发送的FIN报文后,向服务器发送ACK报文,客户端变为TIME_WAIT状态
  7. 服务器收到客户端的ACK报文后,服务器变为CLOSED状态
  8. 客户端经过2MSL(max segment lifetime,报文最大生存时间)时间后,也变为CLOSED状态

其中,步骤2、3、5、6即为4次挥手。

TIME_WAIT状态及其优化

看完之后,大家想必会有一个疑问,为什么TIME_WAIT状态需要保持2MSL?因为这可以保证至少一次报文的往返时间内,端口是不可复用的。

假设TIME_WAIT状态的持续时间很短,我们来模拟下面这种场景:

  • 客户端向服务器端发送了三条报文,其中第3条报文卡在网络中,服务器只收到了前两条,向客户单发送ACK=2,客户端重新发送第三条报文。
  • 服务器主动发送FIN报文,客户端收到后发送FIN、ACK,服务器端收到后发送ACK并进入TIME_WAIT状态(假设这个状态很短)。
  • 现在服务器又再次和客户端建立连接,三次握手之后开始发送正常数据,结果之前卡住的第三条报文,现在终于发送到服务器,但服务器也不知道该如何处理这条报文。

因此这也是TIME_WAIT状态需要保持2MSL的原因,如果这么长时间也没有收到报文,即使有正确的报文从客户端发出,也已经过期了,因此不会影响到之后的通信。

但这同样也会带来一个问题,TIME_WAIT状态保持的时间较长,假设服务器端有大量TIME_WAIT状态的TCP连接,就相当于白白浪费掉大量的服务器资源(端口)。此时,我们可以通过修改以下配置进行服务器调优:

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
  • 开启后,作为客户端时新连接可以使用仍然处于TIME_WAIT状态的端口
  • 由于timestamp的存在,操作系统可以拒绝迟到的报文(例如上面说的第三条报文),可以利用以下配置:
net.ipv4.tcp_timestamps = 1

其他状态的优化

CLOSE_WAIT状态

如果服务器端有大量CLOSE_WAIT状态的连接,很有可能是应用进程出现bug,没有及时关闭连接。

FIN_WAIT1状态

调整发送FIN报文的重试次数,0相当于8

net.ipv4.tcp_orphan_retries = 0

FIN_WAIT2状态

调整保持在FIN_WAIT2状态的时间

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 60

总结

看到这里,想必你应该对TCP连接有了一个大致的了解。现在服务器大多都用了nginx做了负载均衡,因此,我们可能需要在此基础上了解一些nginx相关的配置原理,这样应该会对我们的服务器性能调优会有更大的帮助。

好了,以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,谢谢大家对我们的支持。

(0)

相关推荐

  • 实现了基于TCP的Java Socket编程实例代码

    实现了基于TCP的Java Socket编程,功能很简单:客户端向服务器端输出一名话"connect",服务器端接收输出到控制台并向客户端输出一名话"Hello",客户端接收并输出. 1.服务器端 复制代码 代码如下: package javase.net.socket; import java.io.DataInputStream;  import java.io.DataOutputStream;  import java.io.IOException;  im

  • 基于java TCP网络通信的实例详解

    JAVA中设计网络编程模式的主要有TCP和UDP两种,TCP是属于即时通信,UDP是通过数据包来进行通信,UDP当中就会牵扯到数据的解析和传送.在安全性能方面,TCP要略胜一筹,通信过程中不容易出现数据丢失的现象,有一方中断,两方的通信就会结束,UDP数据包传送的过程当中,一方中断,数据包有很大的可能丢失,还有可能传来的数据包的顺序是错乱的:在效率方面,UDP要比TCP快的不只是一点点的问题,若终端有解析数据方法的函数,数据包就会源源不断的传送过来,然后反馈回去.以上都是我自己的理解,下面是关于

  • JAVA编程实现TCP网络通讯的方法示例

    本文实例讲述了JAVA编程实现TCP网络通讯的方法.分享给大家供大家参考,具体如下: TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)是一种面向连接的.可靠的.基于字节流的传输层通信协议. 由IETF的RFC 793定义,在简化的计算机网络OSI模型中,它完成第四层传输层所指定的功能. 基于TCP网络通讯实现的类主要有服务器端的ServerSocket用客户端的Socket. 通讯流程: 打开服务器,等待客户端连接-->客户端连接上服务器-->数据通讯. 代码

  • Java基于Tcp协议的socket编程实例

    本文实例讲述了Java基于Tcp协议的socket编程方法,分享给大家供大家参考.具体分析如下: 以下是一对一的通信编程实现,后续会继续学习一个服务器监听多个客户端的实现. 这里用到的主要步骤如下: 第一步:以特定端口(如4800)新建socket对象 第二步:以系统输入设备构造BufferedReader对象,该对象用于接收系统键盘输入的字符 第三步:以socket对象 得到输出流来构造PrintWriter 第四步:以socket对象得到输入流来构造相应的BufferedReader对象,该

  • Java实现Socket的TCP传输实例

    本文实例讲述了Java实现Socket的TCP传输.分享给大家供大家参考.具体分析如下: 客户端发数据到服务端 * Tcp传输,客户端建立的过程. * 1,创建tcp客户端socket服务.使用的是Socket对象. * 建议该对象一创建就明确目的地.要连接的主机. * 2,如果连接建立成功,说明数据传输通道已建立. * 该通道就是socket流 ,是底层建立好的. 既然是流,说明这里既有输入,又有输出. * 想要输入或者输出流对象,可以找Socket来获取. * 可以通过getOutputSt

  • Java网络编程之TCP通信完整代码示例

    一.概述 Socket类是Java执行客户端TCP操作的基础类,这个类本身使用代码通过主机操作系统的本地TCP栈进行通信.Socket类的方法会建立和销毁连接,设置各种Socket选项. ServerSocket类是Java执行服务器端操作的基础类,该类运行于服务器,监听入站TCP连接,每个socket服务器监听服务器的某个端口,当远程主机的客户端尝试连接此端口时,服务器就被唤醒,并返回一个表示两台主机之间socket的正常Socket对象. 二.什么是TCP? TCP是一种面向连接的.可靠的.

  • Java使用TCP实现数据传输实例详解

    Java使用TCP实现数据传输实例详解 TCP所提供服务的主要特点: 1.面向连接的传输: 2.端到端的通信: 3.高可靠性,确保传输数据的正确性,不出现丢失或乱序: 4.全双工方式传输: 5.采用字节流方式,即以字节为单位传输字节序列: 6.紧急数据传送功能. TCP传输需要建立客户端和服务器端,即Socket和Server Socket , 建立连接后,通过Socket中的IO流进行数据的传输 .传输结束后关闭Socket. 客户端和服务器端是两个独立的应用程序. 以下是实现基本的TCP数据

  • Java编程实现多线程TCP服务器完整实例

    相关Java类 Socket public class Socket extends Object ·功能:TCP客户端套接字 ·构造方法: Socket(InetAddress address, int port) 创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号 ·常用方法: 1.getInetAddress 获得InetAddress的相关信息 2.getInputStream 获得此TCP连接的输入流 3.getOutPutStream 获得此TCP连接的输出流 ServerSo

  • Java基于TCP方式的二进制文件传输

    一个基于Java Socket协议之上文件传输的完整示例,基于TCP通信完成. 除了基于TCP的二进制文件传输,还演示了JAVA Swing的一些编程技巧,Demo程序 实现主要功能有以下几点: 1.基于Java Socket的二进制文件传输(包括图片,二进制文件,各种文档work,PDF) 2.SwingWorker集合JProgressBar显示实时传输/接受完成的百分比 3.其它一些Swing多线程编程技巧 首先来看一下整个Dome的Class之间的关系图: 下面按照上图来详细解释各个类的

  • Java面试基础之TCP连接以及其优化

    前言 作为一个后端程序员,网络连接这块是一个绕不过的砍,当你在做服务器优化的时候,网络优化也是其中一环,那么作为网络连接中最基础的部分-TCP连接你了解吗?今天我们来仔细看看这个部分. TCP建立连接-三次握手 详解 客户端和服务器还未建立连接,但服务器一般处于listen状态 客户端主动建立连接,向服务器发送SYN报文,客户端变为SYN_SENT状态 服务器收到客户端发送的报文,也回了一个SYN报文,包含了一个ack.此时,服务器变为SYN_RCVD状态 客户端收到了服务器发送的SYN报文,确

  • Java面试高频问题之RabbitMQ系列全面解析

    1.RabbitMQ是什么? RabbitMQ是一款开源的,Erlang编写的,基于AMQP(高级消息队列协议)协议的消息中间件. 2.为什么要使用消息队列? 从本质上来说是因为互联网的快速发展,业务不断扩张,促使技术架构需要不断的演进. 从以前的单体架构到现在的微服务架构,成百上千的服务之间相互调用和依赖.从互联网初期一个服务器上有 100 个在线用户已经很了不得,到现在坐拥10亿日活的微信.此时,我们需要有一个「工具」来解耦服务之间的关系.控制资源合理合时的使用以及缓冲流量洪峰等等.因此,消

  • java面试常见问题之Hibernate总结

    主要从以下十几个方面对Hibernate做总结,包括Hibernate的检索方式,Hibernate中对象的状态,Hibernate的3种检索策略是什么,分别适用于哪种场合,ORM解决的不匹配问题, Hibernate映射继承关系的3种方式,Session的find()方法以及Query接口的区别等方面问题的总结,具体内容如下: 1  Hibernate的检索方式 Ø  导航对象图检索(根据已经加载的对象,导航到其他对象.) Ø  OID检索(按照对象的OID来检索对象.) Ø  HQL检索(使

  • Android使用socket创建简单TCP连接的方法

    本文实例讲述了Android使用socket创建简单TCP连接的方法.分享给大家供大家参考,具体如下: 不管是在Java还是Android编程中,通信都是及其重要的一部分.有连接的socket编程,重要性自然毋庸置疑. 这里以一个简单的demo演示一个最基本的socket编程. 先写服务端.服务端是Java代码.笔者懒得装eclipse等编程软件,就是直接notepad编程,dos运行的.服务端一般是新建一个绑定端口的serversocket,监听客户端请求(死循环监听).当接收到客户端消息时,

  • java 网络编程之TCP通信和简单的文件上传功能实例

    TCP通信需要明确的几点: tcp通信是面向连接的,需要先启动服务端,再启动客户端. 客户端和服务端都要创建套接字对象,客户端需要指定服务端套接字(ip+port),而服务端必须指定服务端口. Socket client_socket = new Socket("192.168.100.17",8888); //客户端套接字(Socket类的套接字为已连接套接字) ServerSocket listen_socket = new ServerSocket(8888); //服务端套接字

  • java学习之利用TCP实现的简单聊天示例代码

    TCP TCP协议是面向连接.保证高可靠性(数据无丢失.数据无失序.数据无错误.数据无重复到达)传输层协议. TCP通过三次握手建立连接,通讯完成时要拆除连接,由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯. 本文主要介绍了java利用TCP实现简单聊天的相关内容,分享出来供大家参考学习,下面话不多说了,来一起看看详细的介绍吧. 示例代码 使用tcp协议实现的简单聊天功能(非常简单的) 思想:使用2个线程,一个线程是用来接收消息的,另一个线程是用来发消息的. 客户端Demo代码: public

  • Java编程实现基于TCP协议的Socket聊天室示例

    本文实例讲述了Java编程实现基于TCP协议的Socket聊天室.分享给大家供大家参考,具体如下: 这里使用Socket套接字进行编程,完成的是基于TCP可靠服务实现服务器与客户端的双通信. Server服务器端: package com.han; import java.awt.Container; import java.awt.event.ActionEvent; import java.awt.event.ActionListener; import java.awt.event.Win

随机推荐