收到一位讀者的私信，說字節(jié)面試有這么一個問題：服務(wù)端掛了，客戶端的 TCP 連接會發(fā)生什么？

如果「服務(wù)端掛掉」指的是「服務(wù)端進(jìn)程崩潰」，那么這個讀者猜的想法是對的，服務(wù)端的進(jìn)程在發(fā)生崩潰的時候，內(nèi)核會發(fā)送 FIN 報文，與客戶端進(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)」，那么是不會發(fā)生四次揮手的，具體后續(xù)會發(fā)生什么？還要看客戶端會不會發(fā)送數(shù)據(jù)？

• 如果客戶端會發(fā)送數(shù)據(jù)，由于服務(wù)端已經(jīng)不存在，客戶端的數(shù)據(jù)報文會超時重傳，當(dāng)重傳次數(shù)達(dá)到一定閾值后，會斷開 TCP 連接；
• 如果客戶端一直不會發(fā)送數(shù)據(jù)，再看客戶端有沒有開啟 TCP keepalive 機(jī)制？
• 如果有開啟，客戶端在一段時間后，檢測到服務(wù)端的 TCP 連接已經(jīng)不存在，則會斷開自身的 TCP 連接；
• 如果沒有開啟，客戶端的 TCP 連接會一直存在，并不會斷開。

上面屬于精簡回答了，下面我們詳細(xì)聊聊。

服務(wù)端進(jìn)程崩潰，客戶端會發(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)核會發(fā)送第一次揮手 FIN 報文，后續(xù)的揮手過程也都是在內(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，還是能與客戶端完成 TCP四次揮手的過程。

我自己也做了實驗，使用 kill -9 命令來模擬進(jìn)程崩潰的情況，發(fā)現(xiàn)在 kill 掉進(jìn)程后，服務(wù)端會發(fā)送 FIN 報文，與客戶端進(jìn)行四次揮手。

服務(wù)端主機(jī)宕機(jī)后，客戶端會發(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)，是沒辦法和客戶端進(jìn)行四次揮手的，所以在服務(wù)端主機(jī)發(fā)生宕機(jī)的那一時刻，客戶端是沒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討論：

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

服務(wù)端主機(jī)宕機(jī)后，如果客戶端會發(fā)送數(shù)據(jù)

在服務(wù)端主機(jī)宕機(jī)后，客戶端發(fā)送了數(shù)據(jù)報文，由于得不到響應(yīng)，在等待一定時長后，客戶端就會觸發(fā)超時重傳機(jī)制，重傳未得到響應(yīng)的數(shù)據(jù)報文。

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

那 TCP 的數(shù)據(jù)報文具體重傳幾次呢？

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

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

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

在發(fā)生超時重傳的過程中，每一輪的超時時間（RTO）都是倍數(shù)增長的，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，以此類推。

而 RTO 是基于 RTT（一個包的往返時間） 來計算的，如果 RTT 較大，那么計算出來的 RTO 就越大，那么經(jīng)過幾輪重傳后，很快就達(dá)到了上面的 timeout 值了。

舉個例子，如果 tcp_retries2 =15，那么計算得到的 timeout = 924600 ms，如果重傳總間隔時長達(dá)到了 timeout 就會停止重傳，然后就會斷開 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時間是 200 毫秒，由于 timeout 總時長是 924600 ms，表現(xiàn)出來的現(xiàn)象剛好就是重傳了 15 次，超過了 timeout 值，從而斷開 TCP 連接
• 如果 RTT 比較大，假設(shè) RTO 初始值計算得到的是 1000 ms，也就是第一輪的超時時間是 1 秒，那么根本不需要重傳 15 次，重傳總間隔就會超過 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