tcp 超时计时器

在 TCP（传输控制协议）中有以下四种重要的计时器：

1. 重传计时器（Retransmission Timer）

   • 作用：用于处理数据包丢失的情况。当发送方发送一个数据段后，就会启动重传计时器。如果在计时器超时之前没有收到接收方对该数据段的确认（ACK），发送方就会认为这个数据段丢失了，进而重新发送这个数据段。
   • 示例：假设主机 A 向主机 B 发送一个数据段，发送后启动重传计时器，设置时间为 3 秒。如果 3 秒内没有收到主机 B 发送的 ACK 确认该数据段已接收，主机 A 就会重新发送这个数据段。
   • 原理细节：重传时间的计算是一个复杂的过程。它通常是根据往返时间（RTT，Round - Trip Time）来估算的。RTT 是指一个数据段从发送出去到收到对应的确认所经历的时间。最初，TCP 会对 RTT 进行一个初始估计，随着通信的进行，会不断根据实际的往返时间来更新这个估计值，从而动态地调整重传计时器的超时时间，使重传策略更加合理。

2. 持续计时器（Persistent Timer）

   • 作用：主要用于处理零窗口大小通知的情况。当接收方的接收缓冲区已满，会向发送方发送一个窗口大小为 0 的通知。发送方收到这个通知后就会停止发送数据，直到接收方重新打开窗口。但是接收方可能由于某些原因（如进程繁忙等）无法及时发送新的窗口大小更新通知，这时候持续计时器就会起作用。当持续计时器超时，发送方会发送一个字节的数据段，接收方会在收到这个数据段后返回一个确认，这个确认中就包含了当前接收窗口的大小，这样发送方就可以根据这个窗口大小来判断是否可以继续发送数据。
   • 示例：主机 A 向主机 B 发送数据，主机 B 的接收缓冲区满了，给主机 A 发送窗口大小为 0 的通知。主机 A 收到通知后停止发送并启动持续计时器。假设持续计时器设置为 60 秒，60 秒后主机 A 发送一个字节的数据给主机 B，主机 B 收到后返回确认信息告知当前窗口大小，若窗口大小不为 0，主机 A 就可以继续发送数据。
   • 原理细节：这种机制可以有效地防止因为接收窗口长时间关闭而导致的死锁情况。持续计时器的值一般是通过系统设置的，并且可以根据网络环境等因素进行适当调整。

3. 保活计时器（Keep - Alive Timer）

   • 作用：用于检测连接的对端是否还存活。在一个长时间没有数据交互的 TCP 连接中，发送方可以通过保活计时器来定期发送一个探测报文段，来检查连接是否还可用。如果连续发送多个探测报文段后都没有收到对方的响应，就可以认为连接已经中断，进而可以释放相关的资源。
   • 示例：有一个 TCP 连接在两个服务器之间建立，但是经过一段时间（比如 2 小时）没有数据传输。此时保活计时器开始工作，假设保活计时器设置为每 75 分钟发送一次探测报文段。发送方发送探测报文段后，如果在一段时间内没有收到对方的响应，经过几次尝试后，就可以判定连接失效，关闭连接并释放资源。
   • 原理细节：保活计时器的时间间隔和探测次数等参数通常是可以配置的。不同的操作系统可能有不同的默认设置。这个计时器的存在有助于及时清理那些实际上已经失效但没有被正常关闭的连接，节省系统资源。

4. 时间等待计时器（Time - Wait Timer）

   • 作用：当 TCP 连接的一方主动关闭连接时，会进入 TIME - WAIT 状态，此时时间等待计时器开始计时。这个状态和计时器主要是为了确保连接的正常关闭，防止旧连接的重复数据包对新连接造成干扰。在 TIME - WAIT 状态下，该连接会停留一段时间，这个时间足以让网络中延迟的数据包全部到达目的地或者自然过期。
   • 示例：主机 A 主动关闭和主机 B 的 TCP 连接，主机 A 进入 TIME - WAIT 状态，时间等待计时器开始计时，假设计时时间为 2MSL（MSL 是最长报文段寿命，Maximum Segment Lifetime）。在这 2MSL 时间内，主机 A 会等待可能延迟的数据包到达，并且丢弃来自旧连接的迟到数据包，确保连接的干净关闭。
   • 原理细节：2MSL 的时间设置是基于网络数据包生存时间的考虑。一个数据段在网络中最多存活 MSL 时间，通过等待 2MSL 时间，可以保证在这个连接上发送的所有数据包都从网络中消失，避免对后续相同 IP 地址和端口组合的新连接产生影响。例如，如果没有这个等待时间，旧连接的延迟数据包可能会被新连接误认为是新的数据，从而导致数据混乱。