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TIME_WAIT State

4 Way Hand Shake, TIME_WAIT, network, tcp close, tcp/ip

TIME_WAIT 상태가 늘어나면 소켓이 고갈되어 커넥션 타임아웃이 발생한다는 얘기가 있다. TIME_WAIT 은 어떠한 경우에 발생하고 어떤 특징이 있는지 살펴보고 소켓 고갈과의 연관성을 알아본다.

목차

TCP Close : 4 way hand-shake

먼저 TCP의 Connection Close에 살펴본다.
TCP는 Connection 연결을 3 Way Hand-Shake의 방식을 사용했다면
Connection 종료는 4 Way Hand-Shake의 방식으로 한다.
TCP 4 Way Hand Shake

TIME_WAIT

Active Close, 즉 먼저 close()를 요청한 곳에서 TIME_WAIT state가 발생하며 2MSL동안 기다렸다가 Close 한다.

MSL(Maximum Segment Lifetime)
RFC793 specifies the MSL as 2 minutes.
Common implementation values, however, are 30 seconds, 1 minute, or 2 minutes.

TIME_WAIT 이 필요한 이유

TIME_WAIT 특징

Linger 옵션

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struct  linger {
  int l_onoff;    /* option on/off */
  int l_linger;   /* linger time */
};

소켓에는 데이타가 아직 남아 있을때 종료 방식을 결정하는 링거 옵션이 있다. 아래 3가지 경우로 나뉜다.

  1. l_onoff = 1, l_linger = 0
    즉시 종료하고 Buffer에 남아 있는 데이타는 버린다. 비정상 종료로 RST를 보내고 즉시 연결을 끊는다.
  2. l_onoff = 1, l_linger = non-zero
    명시된 시간(초)동안 정상적으로 진행하며 그 이후에는 비정상 종료(RST) 처리한다.
    만일 Buffer에 전송되지 못한 메시지가 남아 있다면 명시된 시간 동안은 어플리케이션이 close()를 진행하지 못하고 최종적으로 RST를 보내기 위해 sleep 상태에서 대기하기 때문에 어플리케이션 지연 현상이 발생하므로 유의해야 한다. non-blocking 으로 동작하는 것도 가능은 하다.
  3. l_onoff = 0
    정상적인 4-way handshake 종료 과정을 진행하며 소켓의 기본값이다.

RST는 비정상 종료시 보내는 패킷이다. 수신한 상대방은 Connection reset by peer 오류가 나게 된다.
양쪽 모두 바로 연결이 끊어지며, 양쪽 모두 TIME_WAIT 상태가 남지 않는다는 점에서 가장 빠르고 깔끔해 유용해보이지만 문제는 비정상 종료라는 점이다.
RST는 부작용를 야기할 수 있다. 또한 양쪽 모두에 TIME_WAIT 을 남기지 않기 때문에 패킷의 오동작을 막아줄 장치가 없다.

어떠한 TIME_WAIT 도 남아 있지 않아야 할 특수한 목적이 아니라면, 일반적으로는 링거 옵션을 사용하지 않아야 하고 RST 비정상 종료 패킷을 보내는 일이 없어야 한다.

정리

잦은 연결과 종료는 TIME_WAIT 상태로 소켓 고갈이 일어날 수 있다.
대부분의 문서를 찾아보면 Linger 옵션을 통해 TIME_WAIT 을 없애려고 한다. 하지만 TCP Protocol은 오랜 역사를 가지고 변해왔지만 TIME_WAIT 기능은 여전히 남아있다. 이는 TIME_WAIT 상태가 필요한 존재이기 때문이지 않을까.

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