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《Linux高性能服务器编程》——3.5 复位报文段

简介: 本节书摘来自华章计算机《Linux高性能服务器编程》一书中的第3章,第3.5节,作者 游双,更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。
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3.5 复位报文段

在某些特殊条件下,TCP连接的一端会向另一端发送携带RST标志的报文段,即复位报文段,以通知对方关闭连接或重新建立连接。本节讨论产生复位报文段的3种情况。

3.5.1 访问不存在的端口

3.4.1小节提到,当客户端程序访问一个不存在的端口时,目标主机将给它发送一个复位报文段。考虑从Kongming20上执行telnet命令登录ernest-laptop上一个不存在的54321端口,并用tcpdump抓取该过程中两台主机交换的TCP报文段。具体操作过程如下:

$ sudo tcpdump -nt -i eth0 port 54321    #仅抓取发送至和来自54321端口的TCP报文段
$ telnet 192.168.1.108 54321
Trying 192.168.1.108...
telnet: connect to address 192.168.1.108: Connection refused

telnet程序的输出显示连接被拒绝了,因为这个端口不存在。tcpdump抓取到的TCP报文段内容如下:

1. IP 192.168.1.109.42001 > 192.168.1.108.54321: Flags [S], seq 21621375, win
   14600, length 0
2. IP 192.168.1.108.54321 > 192.168.1.109.42001: Flags [R.], seq 0, ack 
   21621376, win 0, length 0

由此可见,ernest-laptop针对Kongming20的连接请求(同步报文段)回应了一个复位报文段(tcpdump输出R标志)。因为复位报文段的接收通告窗口大小为0,所以可以预见:收到复位报文段的一端应该关闭连接或者重新连接,而不能回应这个复位报文段。

实际上,当客户端程序向服务器的某个端口发起连接,而该端口仍被处于TIME_WAIT状态的连接所占用时,客户端程序也将收到复位报文段。

3.5.2 异常终止连接

前面讨论的连接终止方式都是正常的终止方式:数据交换完成之后,一方给另一方发送结束报文段。TCP提供了异常终止一个连接的方法,即给对方发送一个复位报文段。一旦发送了复位报文段,发送端所有排队等待发送的数据都将被丢弃。

应用程序可以使用socket选项SO_LINGER来发送复位报文段,以异常终止一个连接。我们将在第5章讨论SO_LINGER选项。

3.5.3 处理半打开连接

考虑下面的情况:服务器(或客户端)关闭或者异常终止了连接,而对方没有接收到结束报文段(比如发生了网络故障),此时,客户端(或服务器)还维持着原来的连接,而服务器(或客户端)即使重启,也已经没有该连接的任何信息了。我们将这种状态称为半打开状态,处于这种状态的连接称为半打开连接。如果客户端(或服务器)往处于半打开状态的连接写入数据,则对方将回应一个复位报文段。

举例来说,我们在Kongming20上使用nc命令模拟一个服务器程序,使之监听12345端口,然后从ernest-laptop运行telnet命令登录到该端口上,接着拔掉ernest-laptop的网线,并在Kongming20上中断服务器程序。显然,此时ernest-laptop上运行的telnet客户端程序维持着一个半打开连接。然后接上ernest-laptop的网线,并从客户端程序往半打开连接写入1字节的数据“a”。同时,运行tcpdump程序抓取整个过程中telnet客户端和nc服务器交换的TCP报文段。具体操作过程如下:

$ nc –l 12345                #在Kongming20上运行服务器程序
$ sudo tcpdump –nt –i eth0 port 12345
$ telnet 192.168.1.109 12345        #在ernest-laptop上运行客户端程序
Trying 192.168.1.109...
Connected to 192.168.1.109.
Escape character is '^]'.            #此时断开ernest-laptop的网线,并重启服务器
a(回车)                    #向半打开连接输入字符a
Connection closed by foreign host.

telnet的输出显示,连接被服务器关闭了。tcpdump抓取到的TCP报文段内容如下:

1. IP 192.168.1.108.55100 > 192.168.1.109.12345: Flags [S], seq 3093809365, 
   length 0
2. IP 192.168.1.109.12345 > 192.168.1.108.55100: Flags [S.], seq 1495337791, 
   ack 3093809366, length 0
3. IP 192.168.1.108.55100 > 192.168.1.109.12345: Flags [.], ack 1, length 0
4. IP 192.168.1.108.55100 > 192.168.1.109.12345: Flags [P.], seq 1:4, ack 1, 
   length 3
5. IP 192.168.1.109.12345 > 192.168.1.108.55100: Flags [R], seq 1495337792, 
   length 0

该输出内容中,前3个TCP报文段是正常建立TCP连接的3次握手的过程。第4个TCP报文段由客户端发送给服务器,它携带了3字节的应用程序数据,这3字节依次是:字母“a”、回车符“r”和换行符“n”。不过因为服务器程序已经被中断,所以Kongming20对客户端发送的数据回应了一个复位报文段5。

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