socket 优雅的关闭连接

前言

close函数的作用是关闭套接字，并终止TCP连接。那终止连接之后，还在发送缓冲区的数据还能发送吗？接下来我们来看一下。

CLOSE和SO_LINGER

unix网络编程这本书上是这样说的，我觉得这个解释有人会让人产生误解。close了某个socket，该socket就真的必须关闭吗？

其实不是，close是将该套接字的引用计数减1，当某个套接字的引用计数为0时，该套接字就被关闭了。不为0，就不会被关闭。多进程并发服务器中会出现这种情况，我开始就误解了。

[mapan@localhost test]$ ls
client.cpp  makefile  server.cpp
[mapan@localhost test]$ cat server.cpp 
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <errno.h>
#include <malloc.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdarg.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#define MAXLINE 4096



int main()
{
   int listenfd,acceptfd;
   socklen_t  clilen;
   struct sockaddr_in cliaddr,servaddr;

   listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
   servaddr.sin_family=AF_INET;
   servaddr.sin_port=htons(8888);
   servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); 

   bind(listenfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(struct sockaddr_in));
   listen(listenfd,5);

   acceptfd=accept(listenfd,(struct sockaddr *)NULL,NULL);
   char recvbuf[200000];

   while(1)
   {
     getchar();
     read(acceptfd,recvbuf,sizeof(recvbuf));   
   }

   getchar();
   close(listenfd);
   return 0;
}
[mapan@localhost test]$ cat client.cpp 
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <errno.h>
#include <malloc.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdarg.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#define MAXLINE 4096


int main()
{
   int sockfd;
   struct sockaddr_in servaddr;


   sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
   bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
   servaddr.sin_family=AF_INET;
   servaddr.sin_port=htons(8888);
   servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

   struct linger so_linger;
   so_linger.l_onoff=0;
   //so_linger.l_linger=20;
   setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_LINGER,&so_linger,sizeof(so_linger));  

   int ret=connect(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));
   char sendbuf[200000];
   write(sockfd,sendbuf,sizeof(sendbuf));      


   close(sockfd);
   return 0;
}


[mapan@localhost test]$ cat makefile 
all:server client

server.o:server.cpp
  g++ -c server.cpp
client.o:client.cpp
  g++ -c client.cpp
server:server.o
  g++ -o server server.o
client:client.o
  g++ -o client client.o

clean:
  rm -f server client *.o
[mapan@localhost test]$

运行服务端和客户端，并查看网络状态。

[mapan@localhost ~]$ netstat -na | grep 8888
tcp        0      0 127.0.0.1:8888              0.0.0.0:*                   LISTEN      
tcp        0  61101 127.0.0.1:35260             127.0.0.1:8888              FIN_WAIT1   
tcp   138900      0 127.0.0.1:8888              127.0.0.1:35260             ESTABLISHED 

可以看到的是close立即返回了，套接字关闭了，但客户端发送缓冲区中仍然还有数据。当服务端接收缓冲区有地方后，这些数据将会由系统自动发送给服务端，但是此时客户端讲不会管服务端是否已接收到数据。

l_onoff=0，就是关闭这个套接字选项，默认close操作。注意观察，此时客户端的状态时FIN_WAIT1，就是客户单还没有把数据发送完毕，所以没有接到服务端协议栈返回的ACK，所以客户端为这个状态。

再改变客户端代码：

#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdarg.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#define MAXLINE 4096


int main()
{
   int sockfd;
   struct sockaddr_in servaddr;


   sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
   bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
   servaddr.sin_family=AF_INET;
   servaddr.sin_port=htons(8888);
   servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

   struct linger so_linger;
   so_linger.l_onoff=1;
   so_linger.l_linger=0;
   setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_LINGER,&so_linger,sizeof(so_linger));  

   int ret=connect(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));
   char sendbuf[200000];
   write(sockfd,sendbuf,sizeof(sendbuf));      

   getchar();
   close(sockfd);
   return 0;
}

还是按照上述操作，编译后启动服务端和客户端。此时会发现客户端卡在getchar()处，查看此时的网络状态。

[mapan@localhost ~]$ netstat -na | grep 8888
tcp        0      0 127.0.0.1:8888              0.0.0.0:*                   LISTEN      
tcp   138900      0 127.0.0.1:8888              127.0.0.1:35262             ESTABLISHED 
tcp        0  61100 127.0.0.1:35262             127.0.0.1:8888              ESTABLISHED 

客户端的发送缓冲区中还没有数据发送出去，如果是我们说的第一种情况，在客户端按下回车键之后，客户端应该FIN_WAIT1状态。好，我们在客户端按下回车键后看网络状态。

[mapan@localhost ~]$ netstat -na | grep 8888
tcp        0      0 127.0.0.1:8888              0.0.0.0:*                   LISTEN      

看，连接直接断开了。说明close调用后，会丢弃发送缓冲区的内存，并发送一个RST给服务端，从而断开连接，这也避免了time_wait的状态。

这也是将 so_linger.l_onoff=1，so_linger.l_linger=0的close效果。

在看客户端代码：

[mapan@localhost test]$ cat client.cpp 
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <errno.h>
#include <malloc.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdarg.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#define MAXLINE 4096


int main()
{
   int sockfd;
   struct sockaddr_in servaddr;


   sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
   bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
   servaddr.sin_family=AF_INET;
   servaddr.sin_port=htons(8888);
   servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

   struct linger so_linger;
   so_linger.l_onoff=1;
   so_linger.l_linger=10;
   setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_LINGER,&so_linger,sizeof(so_linger));  

   int ret=connect(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));
   char sendbuf[200000];
   write(sockfd,sendbuf,sizeof(sendbuf));      

   //getchar();
   close(sockfd);
   return 0;
}

还是重复上述操作，编译运行查看网络状态，此时我将getchar()注释掉了。

你会看到客户端会卡在那里，其原因是调用了close函数，但是它不会马上返回，close等待的时间是我们设置的超时时间。看此时的网络状态。

[mapan@localhost ~]$ netstat -na | grep 8888
tcp        0      0 127.0.0.1:8888              0.0.0.0:*                   LISTEN      
tcp        0  61101 127.0.0.1:35266             127.0.0.1:8888              FIN_WAIT1   
tcp   138900      0 127.0.0.1:8888              127.0.0.1:35266             ESTABLISHED 

当客户端发送缓冲区中的数据全部发送到服务端的协议栈，并且接收到了服务端的ACK，那么此时close就会返回，前提是在我们设置的超时时间之内。过了超时时间，close也会返回，那就和我们说的第一种情况一样了。

网络问题本应该用tcpdump抓包来看效果的，但是很遗憾，我正在测试的linux上没有root权限。

总结

SO_LINGER延迟关闭这个选项很有用，通过自己试验学习这个套接字选项，对你理解TCP连接和数据发送帮助都是非常大的。

本文由哈喽比特于3年以前收录，如有侵权请联系我们。
文章来源：https://mp.weixin.qq.com/s/QBHcehUYmLZ_-36LRfoz0g