1、 time_wait的作用：
TIME_WAIT状态存在的理由： 1）可靠地实现TCP全双工连接的终止 在进行关闭连接四次挥手协议时，最后的ACK是由主动关闭端发出的，如果这个最终的ACK丢失，服务器将重发最终的FIN， 因此客户端必须维护状态信息允许它重发最终的ACK。如果不维持这个状态信息，那么客户端将响应RST分节，服务器将此分节解释成一个错误（在java中会抛出connection reset的SocketException)。 因而，要实现TCP全双工连接的正常终止，必须处理终止序列四个分节中任何一个分节的丢失情况，主动关闭的客户端必须维持状态信息进入TIME_WAIT状态。 2）允许老的重复分节在网络中消逝 TCP分节可能由于路由器异常而“迷途”，在迷途期间，TCP发送端可能因确认超时而重发这个分节，迷途的分节在路由器修复后也会被送到最终目的地，这个原来的迷途分节就称为lost duplicate。 在关闭一个TCP连接后，马上又重新建立起一个相同的IP地址和端口之间的TCP连接，后一个连接被称为前一个连接的化身（incarnation)，那么有可能出现这种情况，前一个连接的迷途重复分组在前一个连接终止后出现，从而被误解成从属于新的化身。 为了避免这个情况，TCP不允许处于TIME_WAIT状态的连接启动一个新的化身，因为TIME_WAIT状态持续2MSL，就可以保证当成功建立一个TCP连接的时候，来自连接先前化身的重复分组已经在网络中消逝。
2、大量TIME_WAIT造成的影响：
在高并发短连接的TCP服务器上，当服务器处理完请求后立刻主动正常关闭连接。这个场景下会出现大量socket处于TIME_WAIT状态。如果客户端的并发量持续很高，此时部分客户端就会显示连接不上。
我来解释下这个场景。主动正常关闭TCP连接，都会出现TIMEWAIT。
为什么我们要关注这个高并发短连接呢？有两个方面需要注意：
1. 高并发可以让服务器在短时间范围内同时占用大量端口，而端口有个0~65535的范围，并不是很多，刨除系统和其他服务要用的，剩下的就更少了。
2. 在这个场景中，短连接表示“业务处理+传输数据的时间 远远小于 TIMEWAIT超时的时间”的连接。
这里有个相对长短的概念，比如取一个web页面，1秒钟的http短连接处理完业务，在关闭连接之后，这个业务用过的端口会停留在TIMEWAIT状态几分钟，而这几分钟，其他HTTP请求来临的时候是无法占用此端口的(占着茅坑不拉翔)。单用这个业务计算服务器的利用率会发现，服务器干正经事的时间和端口（资源）被挂着无法被使用的时间的比例是 1：几百，服务器资源严重浪费。（说个题外话，从这个意义出发来考虑服务器性能调优的话，长连接业务的服务就不需要考虑TIMEWAIT状态。同时，假如你对服务器业务场景非常熟悉，你会发现，在实际业务场景中，一般长连接对应的业务的并发量并不会很高。
综合这两个方面，持续的到达一定量的高并发短连接，会使服务器因端口资源不足而拒绝为一部分客户服务。同时，这些端口都是服务器临时分配，无法用SO_REUSEADDR选项解决这个问题。
关于time_wait的反思：
存在即是合理的，既然TCP协议能盛行四十多年，就证明他的设计合理性。所以我们尽可能的使用其原本功能。 依靠TIME_WAIT状态来保证我的服务器程序健壮，服务功能正常。 那是不是就不要性能了呢？并不是。如果服务器上跑的短连接业务量到了我真的必须处理这个TIMEWAIT状态过多的问题的时候，我的原则是尽量处理，而不是跟TIMEWAIT干上，非先除之而后快。 如果尽量处理了，还是解决不了问题，仍然拒绝服务部分请求，那我会采取负载均衡来抗这些高并发的短请求。持续十万并发的短连接请求，两台机器，每台5万个，应该够用了吧。一般的业务量以及国内大部分网站其实并不需要关注这个问题，一句话，达不到时才需要关注这个问题的访问量。
小知识点：
TCP协议发表：1974年12月，卡恩、瑟夫的第一份TCP协议详细说明正式发表。当时美国国防部与三个科学家小组签定了完成TCP/IP的协议，结果由瑟夫领衔的小组捷足先登，首先制定出了通过详细定义的TCP/IP协议标准。当时作了一个试验，将信息包通过点对点的卫星网络，再通过陆地电缆 ，再通过卫星网络，再由地面传输，贯串欧洲和美国，经过各种电脑系统，全程9.4万公里竟然没有丢失一个数据位，远距离的可靠数据传输证明了TCP/IP协议的成功。
3、案列分析：
首先，根据一个查询TCP连接数，来说明这个问题。
netstat -ant|awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print (a,S[a])}'
LAST_ACK 14
SYN_RECV 348
ESTABLISHED 70
FIN_WAIT1 229
FIN_WAIT2 30
CLOSING 33
TIME_WAIT 18122
状态描述：
CLOSED：无连接是活动的或正在进行 LISTEN：服务器在等待进入呼叫 SYN_RECV：一个连接请求已经到达，等待确认 SYN_SENT：应用已经开始，打开一个连接 ESTABLISHED：正常数据传输状态 FIN_WAIT1：应用说它已经完成 FIN_WAIT2：另一边已同意释放 ITMED_WAIT：等待所有分组死掉 CLOSING：两边同时尝试关闭 TIME_WAIT：另一边已初始化一个释放 LAST_ACK：等待所有分组死掉
命令解释：
先来看看netstat：
netstat -n
Active Internet connections (w/o servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
tcp 0 0 123.123.123.123:80 234.234.234.234:12345 TIME_WAIT
你实际执行这条命令的时候，可能会得到成千上万条类似上面的记录，不过我们就拿其中的一条就足够了。
再来看看awk：
/^tcp/
滤出tcp开头的记录，屏蔽udp, socket等无关记录。
state[]相当于定义了一个名叫state的数组
NF
表示记录的字段数，如上所示的记录，NF等于6
$NF
表示某个字段的值，如上所示的记录，$NF也就是$6，表示第6个字段的值，也就是TIME_WAIT
state[$NF]表示数组元素的值，如上所示的记录，就是state[TIME_WAIT]状态的连接数
++state[$NF]表示把某个数加一，如上所示的记录，就是把state[TIME_WAIT]状态的连接数加一
END
表示在最后阶段要执行的命令
for(key in state)
遍历数组
如何尽量处理TIMEWAIT过多?
编辑内核文件/etc/sysctl.conf，加入以下内容：
net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭。
net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系默认的 TIMEOUT 时间
然后执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效.
/etc/sysctl.conf是一个允许改变正在运行中的Linux系统的接口，它包含一些TCP/IP堆栈和虚拟内存系统的高级选项，修改内核参数永久生效。
简单来说，就是打开系统的TIMEWAIT重用和快速回收。
如果以上配置调优后性能还不理想，可继续修改一下配置：
vi /etc/sysctl.conf
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200
#表示当keepalive起用的时候，TCP发送keepalive消息的频度。缺省是2小时，改为20分钟。
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000
#表示用于向外连接的端口范围。缺省情况下很小：32768到61000，改为1024到65000。
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192
#表示SYN队列的长度，默认为1024，加大队列长度为8192，可以容纳更多等待连接的网络连接数。
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000
#表示系统同时保持TIME_WAIT套接字的最大数量，如果超过这个数字，TIME_WAIT套接字将立刻被清除并打印警告信息。
默认为180000，改为5000。对于Apache、Nginx等服务器，上几行的参数可以很好地减少TIME_WAIT套接字数量，但是对于 Squid，效果却不大。此项参数可以控制TIME_WAIT套接字的最大数量，避免Squid服务器被大量的TIME_WAIT套接字拖死。
当Linux服务器的TIME_WAIT过多时，
通常会想到去修改参数降低TIME_WAIT时长，
以减少TIME_WAIT数量，但Linux并没有提供这样的接口，
除非重新编译内核。
Linux默认的TIME_WAIT时长一般是60秒，
定义在内核的include/net/tcp.h文件中：
#define TCP_TIMEWAIT_LEN (60*HZ)
/* how long to wait to destroy TIME-WAIT state,
* about 60 seconds
*/
#define TCP_FIN_TIMEOUT TCP_TIMEWAIT_LEN
/* BSD style FIN_WAIT2 deadlock breaker.
* It used to be 3min, new value is 60sec,
* to combine FIN-WAIT-2 timeout with
* TIME-WAIT timer.
*/
注意tcp_fin_timeout不是TIME_WAIT时间：
# cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout
60
tcp_fin_timeout实为FIN_WAIT_2状态的时长，
Linux没有提供修改TIME_WAIT时长接口，除非修改宏的定义重新编译内核。
但Windows可以修改注册表中的TcpTimedWaitDelay值来控制TIME_WAIT时长。
RTO：超时重传（Retransmission Timeout）
TIME_WAIT是一个常见经常的问题，相关内容（/etc/sysctl.conf或/proc/sys/net/ipv4）:
1) net.ipv4.tcp_timestamps
为1表示开启TCP时间戳，用来计算往返时间RTT（Round-Trip Time）和防止序列号回绕
2) net.ipv4.tcp_tw_reuse
为1表示允许将TIME-WAIT的句柄重新用于新的TCP连接
3) net.ipv4.tcp_tw_recycle
为1表示开启TCP连接中TIME-WAIT的快速回收，NAT环境可能导致DROP掉SYN包（回复RST）
4) net.ipv4.tcp_fin_timeout
FIN_WAIT_2状态的超时时长
5) net.ipv4.tcp_syncookies
为1时SYN Cookies，当SYN等待队列溢出时启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击
6) net.ipv4.tcp_max_tw_buckets
保持TIME_WAIT套接字的最大个数，超过这个数字TIME_WAIT套接字将立刻被清除并打印警告信息
7) net.ipv4.ip_local_port_range
8) net.ipv4.tcp_max_syn_backlog
端口最大backlog内核限制，防止占用过大内核内存
9) net.ipv4.tcp_syn_retries
对一个新建连接，内核要发送多少个SYN连接请求才决定放弃，不应该大于255
10) net.ipv4.tcp_retries1
放弃回应一个TCP连接请求前﹐需要进行多少次重试，RFC规定最低的数值是3，这也是默认值
11) net.ipv4.tcp_retries2
在丢弃激活（已建立通讯状况）的TCP连接之前﹐需要进行多少次重试，默认值为15
12) net.ipv4.tcp_synack_retries
TCP三次握手的SYN/ACK阶段重试次数，缺省5
13) net.ipv4.tcp_max_orphans
不属于任何进程（已经从进程上下文中删除）的sockets最大个数，超过这个值会被立即RESET，并同时显示警告信息
14) net.ipv4.tcp_orphan_retries
孤儿sockets废弃前重试的次数，缺省值是7
15) net.ipv4.tcp_mem
内核分配给TCP连接的内存，单位是page：
第一个数字表示TCP使用的page少于此值时，内核不进行任何处理（干预），
第二个数字表示TCP使用的page超过此值时，内核进入“memory pressure”压力模式，
第三个数字表示TCP使用的page超过些值时，报“Out of socket memory”错误，TCP 连接将被拒绝
16) net.ipv4.tcp_rmem
为每个TCP连接分配的读缓冲区内存大小，单位是byte
17) net.ipv4.tcp_wmem
为每个TCP连接分配的写缓冲区内存大小，单位是byte：
第一个数字表示，为TCP连接分配的最小内存，
第二个数字表示，为TCP连接分配的缺省内存，
第三个数字表示，为TCP连接分配的最大内存（net.core.wmem_max可覆盖该值）
18) net.ipv4.tcp_keepalive_time
当keepalive起用的时候，TCP发送keepalive消息的频度，单位为秒，缺省是7200秒（即2小时）
19) net.ipv4.tcp_keepalive_intvl
keepalive探测包的发送间隔
20) net.ipv4.tcp_keepalive_probes
如果对方不予应答，探测包的发送次数
代码中可通过SO_LINGER来控制。
