Por quanto tempo um endereço de soquete local TCP que foi vinculado fica indisponível após o fechamento?

No Linux (meus servidores ativos estão no RHEL 5.5 - os links LXR abaixo são para a versão do kernel), man 7 ipdiz:

Um endereço de soquete local TCP que foi vinculado fica indisponível por algum tempo após o fechamento, a menos que o sinalizador SO_REUSEADDR tenha sido definido.

Eu não estou usando SO_REUSEADDR. Quanto tempo dura "algum tempo"? Como posso descobrir quanto tempo dura e como posso alterá-lo?

Eu estive pesquisando sobre isso e encontrei algumas informações, nenhuma das quais realmente explica isso da perspectiva de um programador de aplicativos. A saber:

• TCP_TIMEWAIT_LEN in net/tcp.hé "quanto tempo esperar para destruir o estado TIME-WAIT" e é corrigido em "cerca de 60 segundos"
• / proc / sys / net / ipv4 / tcp_fin_timeout é "Hora de manter o soquete no estado FIN-WAIT-2, se foi fechado ao nosso lado" e "O valor padrão é 60seg"

Onde eu tropeço é fazer a ponte entre o modelo do kernel do ciclo de vida do TCP e o modelo de portas do programador indisponível, ou seja, para entender como esses estados se relacionam com o "algum tempo".

Acredito que a idéia de o soquete não estar disponível para um programa é permitir que qualquer segmento de dados TCP ainda em trânsito chegue e seja descartado pelo kernel. Ou seja, é possível que um aplicativo chame close(2)um soquete, mas atrasos de roteamento ou contratempos para controlar pacotes ou o que você pode permitir que o outro lado de uma conexão TCP envie dados por um tempo. O aplicativo indicou que não deseja mais lidar com segmentos de dados TCP, portanto o kernel deve descartá-los assim que chegarem.

Eu criei um pequeno programa em C que você pode compilar e usar para ver quanto tempo o tempo limite é:

#include <stdio.h>        /* fprintf() */
#include <string.h>       /* strerror() */
#include <errno.h>        /* errno */
#include <stdlib.h>       /* strtol() */
#include <signal.h>       /* signal() */
#include <sys/time.h>     /* struct timeval */
#include <unistd.h>       /* read(), write(), close(), gettimeofday() */
#include <sys/types.h>    /* socket() */
#include <sys/socket.h>   /* socket-related stuff */
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>    /* inet_ntoa() */
float elapsed_time(struct timeval before, struct timeval after);
int
main(int ac, char **av)
{
        int opt;
        int listen_fd = -1;
        unsigned short port = 0;
        struct sockaddr_in  serv_addr;
        struct timeval before_bind;
        struct timeval after_bind;

        while (-1 != (opt = getopt(ac, av, "p:"))) {
                switch (opt) {
                case 'p':
                        port = (unsigned short)atoi(optarg);
                        break;
                }
        }

        if (0 == port) {
                fprintf(stderr, "Need a port to listen on\n");
                return 2;
        }

        if (0 > (listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0))) {
                fprintf(stderr, "Opening socket: %s\n", strerror(errno));
                return 1;
        }

        memset(&serv_addr, '\0', sizeof(serv_addr));
        serv_addr.sin_family      = AF_INET;
        serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
        serv_addr.sin_port        = htons(port);

        gettimeofday(&before_bind, NULL);
        while (0 > bind(listen_fd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr))) {
                fprintf(stderr, "binding socket to port %d: %s\n",
                        ntohs(serv_addr.sin_port),
                        strerror(errno));

                sleep(1);
        }
        gettimeofday(&after_bind, NULL);
        printf("bind took %.5f seconds\n", elapsed_time(before_bind, after_bind));

        printf("# Listening on port %d\n", ntohs(serv_addr.sin_port));
        if (0 > listen(listen_fd, 100)) {
                fprintf(stderr, "listen() on fd %d: %s\n",
                        listen_fd,
                        strerror(errno));
                return 1;
        }

        {
                struct sockaddr_in  cli_addr;
                struct timeval before;
                int newfd;
                socklen_t clilen;

                clilen = sizeof(cli_addr);

                if (0 > (newfd = accept(listen_fd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &clilen))) {
                        fprintf(stderr, "accept() on fd %d: %s\n", listen_fd, strerror(errno));
                        exit(2);
                }
                gettimeofday(&before, NULL);
                printf("At %ld.%06ld\tconnected to: %s\n",
                        before.tv_sec, before.tv_usec,
                        inet_ntoa(cli_addr.sin_addr)
                );
                fflush(stdout);

                while (close(newfd) == EINTR) ;
        }

        if (0 > close(listen_fd))
                fprintf(stderr, "Closing socket: %s\n", strerror(errno));

        return 0;
}
float
elapsed_time(struct timeval before, struct timeval after)
{
        float r = 0.0;

        if (before.tv_usec > after.tv_usec) {
                after.tv_usec += 1000000;
                --after.tv_sec;
        }

        r = (float)(after.tv_sec - before.tv_sec)
                + (1.0E-6)*(float)(after.tv_usec - before.tv_usec);

        return r;
}

Eu tentei este programa em 3 máquinas diferentes e recebo um tempo variável, entre 55 e 59 segundos, quando o kernel se recusa a permitir que um usuário não root reabra um soquete. Compilei o código acima em um executável chamado "abridor" e executei-o assim:

./opener -p 7896; ./opener -p 7896

Abri outra janela e fiz o seguinte:

telnet otherhost 7896

Isso faz com que a primeira instância do "abridor" aceite uma conexão e feche-a. A segunda instância do "abridor" tenta bind(2)acessar a porta TCP 7896 a cada segundo. "abridor" relata 55 a 59 segundos de atraso.

Pesquisando no Google, acho que as pessoas recomendam fazer isso:

echo 30 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout

para reduzir esse intervalo. Não funcionou para mim. Das 4 máquinas Linux que eu tinha acesso, duas tinham 30 e duas tinham 60. Também defini esse valor como 10. Não há diferença para o programa "opener".

Fazendo isso:

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle

mudou as coisas. O segundo "abridor" levou apenas cerca de 3 segundos para obter seu novo soquete.