F5 会话处理流程描述参数说明及QA0120.docx
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F5会话处理流程描述参数说明及QA0120
F5会话处理流程(参数说明)及Q&A
一.TCP状态转换图
1、建立连接协议(三次握手)
(1)客户端发送一个带SYN标志的TCP报文到服务器。
这是三次握手过程中的报文1。
(2)服务器端回应客户端的,这是三次握手中的第2个报文,这个报文同时带ACK标志和SYN标志。
因此它表示对刚才客户端SYN报文的回应;同时又标志SYN给客户端,询问客户端是否准备好进行数据通讯。
(3)客户必须再次回应服务段一个ACK报文,这是报文段3。
2、连接终止协议(四次握手)
由于TCP连接是全双工的,因此每个方向都必须单独进行关闭。
这原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。
收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动,一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。
首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方执行被动关闭。
(1) TCP客户端发送一个FIN,用来关闭客户到服务器的数据传送。
(2)服务器收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1。
和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。
(3)服务器关闭客户端的连接,发送一个FIN给客户端。
(4)客户段发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1。
3、连接状态说明
CLOSED:
这个没什么好说的了,表示初始状态。
LISTEN:
这个也是非常容易理解的一个状态,表示服务器端的某个SOCKET处于监听状态,可以接受连接了。
SYN_RCVD:
这个状态表示接受到了SYN报文,在正常情况下,这个状态是服务器端的SOCKET在建立TCP连接时的三次握手会话过程中的一个中间状态,很短暂,基本上用netstat你是很难看到这种状态的,除非你特意写了一个客户端测试程序,故意将三次TCP握手过程中最后一个ACK报文不予发送。
因此这种状态时,当收到客户端的ACK报文后,它会进入到ESTABLISHED状态。
SYN_SENT:
这个状态与SYN_RCVD遥想呼应,当客户端SOCKET执行CONNECT连接时,它首先发送SYN报文,因此也随即它会进入到了SYN_SENT状态,并等待服务端的发送三次握手中的第2个报文。
SYN_SENT状态表示客户端已发送SYN报文。
ESTABLISHED:
这个容易理解了,表示连接已经建立了。
FIN_WAIT_1:
这个状态要好好解释一下,其实FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2状态的真正含义都是表示等待对方的FIN报文。
而这两种状态的区别是:
FIN_WAIT_1状态实际上是当SOCKET在ESTABLISHED状态时,它想主动关闭连接,向对方发送了FIN报文,此时该SOCKET即进入到FIN_WAIT_1状态。
而当对方回应ACK报文后,则进入到FIN_WAIT_2状态,当然在实际的正常情况下,无论对方何种情况下,都应该马上回应ACK报文,所以FIN_WAIT_1状态一般是比较难见到的,而FIN_WAIT_2状态还有时常常可以用netstat看到。
FIN_WAIT_2:
上面已经详细解释了这种状态,实际上FIN_WAIT_2状态下的SOCKET,表示半连接,也即有一方要求close连接,但另外还告诉对方,我暂时还有点数据需要传送给你,稍后再关闭连接。
TIME_WAIT:
表示收到了对方的FIN报文,并发送出了ACK报文,就等2MSL后即可回到CLOSED可用状态了。
如果FIN_WAIT_1状态下,收到了对方同时带FIN标志和ACK标志的报文时,可以直接进入到TIME_WAIT状态,而无须经过FIN_WAIT_2状态。
CLOSING:
这种状态比较特殊,实际情况中应该是很少见,属于一种比较罕见的例外状态。
正常情况下,当你发送FIN报文后,按理来说是应该先收到(或同时收到)对方的ACK报文,再收到对方的FIN报文。
但是CLOSING状态表示你发送FIN报文后,并没有收到对方的ACK报文,反而却也收到了对方的FIN报文。
什么情况下会出现此种情况呢?
其实细想一下,也不难得出结论:
那就是如果双方几乎在同时close一个SOCKET的话,那么就出现了双方同时发送FIN报文的情况,也即会出现CLOSING状态,表示双方都正在关闭SOCKET连接。
CLOSE_WAIT:
这种状态的含义其实是表示在等待关闭。
怎么理解呢?
当对方close一个SOCKET后发送FIN报文给自己,你系统毫无疑问地会回应一个ACK报文给对方,此时则进入到CLOSE_WAIT状态。
接下来呢,实际上你真正需要考虑的事情是察看你是否还有数据发送给对方,如果没有的话,那么你也就可以close这个SOCKET,发送FIN报文给对方,也即关闭连接。
所以你在CLOSE_WAIT状态下,需要完成的事情是等待你去关闭连接。
LAST_ACK:
这个状态还是比较容易好理解的,它是被动关闭一方在发送FIN报文后,最后等待对方的ACK报文。
当收到ACK报文后,也即可以进入到CLOSED可用状态了。
二.F5TCP连接管理及参数说明
1.F5TCP建立过程及相关参数说明
如图:
StandardVS/TCPProfile的连接建立过程
如图:
StandardVS/TCP/HTTPProfile(七层应用)的连接建立过程
2.F5TCPRST过程及TCPPORFILE中Resetontimeout选项
F5VS收到任何一方会话中发送的RST包,F5VS行为为立即转发,并清除F5中本会话连接。
TCPPORFILE中Resetontimeout选项,意为当F5VS中的会话超出idle超时时间值后,F5VS将向客户端、服务器同时发RST,并删除自身VS中会话链接。
此项默认值为启用状态。
3.F5TCP关闭过程及相关参数说明
下图是客户端主动发起关闭应用时的TCP连接关闭过程以及F5设备相应状态,总体上在这种情况下,F5会首先通过四次握手先关闭服务器端TCP连接,再关闭客户端连接.具体如下图所示:
下图是服务器端主动发起关闭应用时的TCP连接关闭过程以及F5设备相应状态,总体上在这种情况下,F5会首先通过四次握手先关闭客户端TCP连接,再关闭服务器端连接.具体如下图所示:
针对以上参数,F5设备上相关的配置项.
TimeWait
2000(缺省)
Options
Specify:
Userspecifiedamountoftime(inmilliseconds)thataTCPconnectionremainsintheTIME-WAITstatebeforeenteringtheCLOSEDstate
Immediate:
ThisoptionspecifiesthatthesystemclosestheconnectionimmediatelyaftertheconnectionenterstheTIME-WAITstateIndefinite:
ThisoptionspecifiesthatTCPconnectionscanremainintheTIME-WAITstateindefinitely
Thissettingspecifiesthelengthoftime(inmilliseconds)thataTCPconnectionremainsintheTIME-WAITstatebeforeenteringtheCLOSEDstate.
FinWait
5(Default)
Options:
Specify:
Userspecifiedamountoftime(inseconds)thataTCPconnectionisintheFIN-WAITorCLOSINGstatebeforeclosing
Immediate:
ThisoptionspecifiesthattheTCPconnectionclosesimmediatelyafterenteringtheFIN-WAITorCLOSINGstate
Indefinite:
ThisoptionspecifiesthatTCPconnectionsintheFIN-WAITorCLOSINGstatedonotquit
Thissettingspecifiesthelengthoftime(inseconds)thataTCPconnectionisintheFIN-WAITorCLOSINGstatebeforeclosing.
CloseWait
5(Default)
Options:
Specify:
Userspecifiedamountoftime(inseconds)thataTCPconnectionremainsintheLAST-ACKstatebeforequitting
Immediate:
ThisoptionspecifiesthattheTCPconnectionclosesimmediatelyafterenteringtheLAST-ACKstate
Indefinite:
ThisoptionspecifiesthatTCPconnectionintheLAST-ACKstatedonotcloseuntiltheymeetthemaximumretransmissionstimeout.
Thissettingspecifiesthelengthoftime(inseconds)thataTCPconnectionremainsintheLAST-ACKstatebeforequitting.
三.F5StandardVS/TCPProfile/StandardVS/TCP/HTTPProfile(七层应用)时间值及行为
产品:
F5bigip8400(OS:
9.3.1)
tcp-idle
-timeout
syn-timeout
rst
fin-wait
close-wait
time-wait
Persistence
StandardVS/TCPProfile/StandardVS/TCP/HTTPProfile(七层应用)
300s
与tcpidle-timeout相同
0秒
5秒
5秒
2s
60分(自定义)
四.F5VS异常场景行为及计时器的使用
场景
产品:
F5bigip8400(OS:
9.3.1)
tcp-idle-timeout
syn-timeout
rst
fin-wait
close-wait
time-wait
Persistence
StandardVS/TCPProfile/StandardVS/TCP/HTTPProfile(七层应用)
300s
与tcpidle-timeout相同
0秒
5秒
5秒
2s
60分(自定义)
场景行为&超时后行为
双向发RST
双向发RST
\
双向发RST
双向发RST
双向发RST
根据负载均衡算法,重新分发
1
异常情况下:
客户端发SYN--->F5SYN_ACK后,客户端不再发ACK包,F5对此会话如何处理(对客户端)?
自身对本会话如何处理?
F5此时对会话的响应所使用的计时器是那个,时间值是多少,即SYN-WaitTIMEOUT是多少?
这种情况f5会进入半连接状态,一直等到idletimeout超时(缺省设置为300s),该计时器在tcpprofile中可定义.
不刷新
不刷新
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2
针对TMOS9.3.1版本中,后台server全部down掉的情况下,客户端对F5VS进行建链请求,F5VS完成TCP三次握手后,立即向客户端发送RST包,此时,客户端同时向F5发HTTPGET请求,这时,F5对客户端后面这个HTTPGET请求,其行为是什么?
是否发Reset包?
(应用系统故障时,抓包,未看到后面的F5发的RST包)
1、F5在发出第一个RESET后,会立即清除自身的连接。
2、对于F5后续收到httpget请求,因没有匹配的session,F5会将该包丢弃.在9.3.1版本中,不再发RESET.
不刷新
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3
正常状态下(F5VS、member服务器正常),客户端发RST包,F5的如何处理响应,对自身会话如何处理,计时器用那个,时间是多少?
同样,如服务器端发RST包,F5如何处理响应,对自身会话如何处理,计时器用那个,时间是多少?
如后续在此会话上,仍有相同的数据请求到达F5VS,F5如何处理响应,对自身会话如何处理,计时器用那个,时间是多少
无论是客户端还是服务器端发送reset给f5的VS,f5会立即清除相关的连接,没有相关联的计时器
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4
正常状态下,在tcpprofile中选择resetontimeout后,F5到了tcp-idletimeout后主动向服务器端、客户端同时发rst并立即拆除session。
此时,如后续客户端有数据请求包到F5VS,而F5此时已清除了SESSION,那么F5如何响应客户端的请求,是发RST包给客户端,还是新建或直接丢弃?
计时器使用那个?
如果是新的连接(syn请求),重新建立连接;如果是其它状态的包,由于没有匹配的session,f5会将该包丢弃。
并且F5向请求方(客户端)发RST。
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5
正常状态下(F5VS、member服务器正常),客户端与F5vs之间、F5与MEMBER(SER)均已完成建链,此时,后台MEMBER服务器服务PORTDOWN/UP,存在两种情况:
(F5的POOLMEMBERMONITORINTERVAL5sTIMEOUT16S)
A.如member的服务PORT在16S内(含)一直为DOWN状态
客户端后续数据请求包,F5如何处理响应?
F5vs本身对此SESSION的如何处理?
F5在是否会直接将后续请求包直接发给其他MEMBER?
还是F5VS保持与客户端当前会话,F5与其也MEMBER建链,然后,再将其转发至新VSMEMBER中?
还是F5会强制客户端重新建链,重新分配会话到其他MEMBER.
F5会清除原有session。
强制客户端重新建链,重新分配会话到其他MEMBER.
F5处理方法(双向发RST包,对客户端、服务器),对自身SESSION行为:
立即清除。
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6
B.如PoolMember的服务Port在16S内(含)恢复UP服务状态
客户端后续数据请求包,F5如何处理响应?
F5vs本身对此SESSION的如何处理?
厂商回复:
F5会视作服务器正常,处理数据包行为没有改变。
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7
F5VS为standar类型,VS中的MEMBER全DOWN后,VS对外仍提供会话建链,属F5正常机制(VS属性),非版本区别?
厂商回复:
正常机制,所有版本都是这种方式
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8
F5VS收到FIN(首个FIN包,不区分服务器、客户端)后,转发给另一端(服务器或客户端),进行Finwait1状态,并进入5S的超时计时。
如首个FIN的ACK包未能在5S内收到,F5的行为是什么?
以什么行为向PC\SERVER拆链,即F5设备VS在FIN-TIMEout的动作行为。
厂商回复:
F5设备在fintimeout后如果在tcpprofile中选择resetontimeout后,会触发向客户端和服务器端同时发送reset数据包,同时删除相关连接表,如果不选择resetontimeout,F5设备只清除本地相关连接表,不做其它动作处理.
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9
F5收到第一个FIN包(不管CLIENT\SERVER),FINTIMEOUT进入5秒超时计时,此值非绝对值,即如后续有包匹配SESSION,即触发TIMER重新计时?
这种机制是否对CLOSEWAIT计时器同等生效?
如CLOSEWAIT计时器与FINWAIT计时器刷新机制不一致,那么下面情况下,F5对会话的处理响应行为是什么?
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等待中,数据包匹配,刷新重新计时
等待中,数据包匹配,刷新重新计时
等待中,数据包匹配,刷新重新计时
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10
以客户端发起FIN为例,当F5收到CLIENTFIN后,进入CLOSEwait状态,并开始计时器倒计时,如F5与SERVER之间的两个FIN过程超出5S时或仍有数据传送,F5将会在CLOSEwait计时器倒计时5s后,根据上面的第一点的行为(选择RESETONTIMEOUT),是否进行RESET双向拆链。
厂商回复:
无论是在close-wait,还是last-ack状态下都会进行5s倒计时。
超过该时间设定,resetontimeout拆连接。
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五.F5Q&A
场景:
硬件:
F5big-ipLTM8400
软件:
9.3.137.1
VSTYPE:
主机VirtualServer
Profile:
StandardVS/TCPProfile/StandardVS/TCP/HTTPProfile(七层应用)
1、关于F5VS建立TCP会话时的TCP SYN包的处理行为Q&A
上面的截取的客户端与F5的TCP建链过程:
1)、正常情况下,F5的与客户端的完成三次握手的建链时间是多少(CLIENTSYN--->F5SYN_ACK--CLIENTACK)?
厂商回复:
这个要根据网络的具体情况(延时,带宽等)而异,附件是我的一个正常访问的数据抓包,可以参考一下.
2)、异常情况下:
客户端发SYN--->F5SYN_ACK后,客户端不再发ACK包,F5对此会话如何处理(对客户端)?
自身对本会话如何处理?
F5此时对会话的响应所使用的计时器是那个,时间值是多少,即SYN-WaitTIMEOUT是多少?
厂商回复:
这种情况f5会进入半连接状态,一直等到idletimeout超时(缺省设置为300s),该计时器在tcpprofile中可定义.
2、关于F5VS对会话中TCP RST数据包的处理行为
1) 针对TMOS9.3.1版本中,后台server全部down掉的情况下,客户端对F5VS进行建链请求,F5VS完成TCP三次握手后,立即向客户端发送RST包,此时,客户端同时向F5发HTTPGET请求,这时,F5对客户端后面这个HTTPGET请求,其行为是什么?
是否发Reset包?
(应用系统故障时,抓包,未看到后面的F5发的RST包)。
厂商回复:
F5对RST后收到httpget请求,因无会话将直接丢弃,在当前9.3.x版本,不会发rst包.(F5case:
CaseNumberC620307确认)
1、F5在发出第一个RESET后,会立即清除自身的连接。
2、对于F5后续收到httpget请求,因没有匹配的session,F5会将该包丢弃.在9.3.1版本中,不再发RESET.
2)正常状态下(F5VS、member服务器正常),客户端发RST包,F5的如何处理响应,对自身会话如何处理,计时器用那个,时间是多少?
同样,如服务器端发RST包,F5如何处理响应,对自身会话如何处理,计时器用那个,时间是多少?
如后续在此会话上,仍有相同的数据请求到达F5VS,F5如何处理响应,对自身会话如何处理,计时器用那个,时间是多少?
厂商回复:
无论是客户端还是服务器端发送reset给f5的VS,f5会立即清除相关的连接,没有相关联的计时器。
3)、正常状态下,在tcpprofile中选择resetontimeout后, F5到了tcp-idletimeout后主动向服务器端、客户端同时发rst并立即拆除session。
此时,如后续客户端有数据请求包到F5VS,而F5此时已清除了SESSION,那么F5如何响应客户端的请求,是发RST包给客户端,还是新建或直接丢弃?
计时器使用那个?
厂商回复:
如果是新的连接(syn请求),重新建立连接;如果是其它状态的包,由于没有匹配的session,f5会将该包丢弃。
4)、正常状态下(F5VS、member服务器正常),客户端与F5vs之间、F5与MEMBER(SER)均已完成建链,此时,后台MEMBER服务器服务PORTDOWN/UP,存在两种情况:
(F5的POOLMEMBERMONITORINTERVAL5sTIMEOUT16S)
A.如member的服务PORT在16S内(含)一直为DOWN状态
客户端后续数据请求包,F5如何处理响应?
F5vs本身对此SESSION的如何处理?
F5在是否会直接将后续请求包直接发给其他MEMBER?
还是F5VS保持与客户端当前会话,F5与其也MEMBER建链,然后,再将其转发至新VSMEMBER中?
还是F5会强制客户端重新建链,重新分配会话到其他MEMBER.
厂商回复:
F5会清除原有session。
强制客户端重新建链,重新分配会话到其他MEMBER.
F5处理方法(双向发RST包,对客户端、服务器),对自身SESSION行为:
立即清除。
B.如PoolMember的服务Port在16S内(含)恢复UP服务状态
客户端后续数据请求包,F5如何处理响应?
F5vs本身对此SESSION的如何处理?
厂商回复:
F5会视作服务器正常,处理数据包行为没有改变。
5)、F5VS为standar类型,VS中的MEMBER全DOWN后,VS对外仍提供会话建链,属F5正常机制(VS属性),非版本区别?
厂商回复:
正常机制,所有版本都是这种方式。
3、关于F5VS对会话中TCP FIN数据包的处理行为Q&A
1) F5VS收到FIN(首个FIN包,不区分服务器、客户端)后,转发给另一端(服务器或客户端),进行Finwait1状态,并进入5S的超时计时。
如首个FIN的ACK包未能在5S内收到,F5的行为是什么?
以什么行为向PC\SERVER拆链,即 F5设备VS在FIN-TIMEout的动作行为。
厂商回复:
F5设备在fintimeout后如果在tcpprofile中选择resetont