腾讯三面:socket 优雅的关闭连接

简介: 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。

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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。

本文就是愿天堂没有BUG给大家分享的内容,大家有收获的话可以分享下,想学习更多的话可以到微信公众号里找我,我等你哦。

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