Bis bald! TCP winkt zweimal, hast du es gesehen? Was ist mit den vier Händeschütteln?

SHUT_RDWR: Lesen und Schreiben ausschalten. Entspricht close().

怎么知道对端socket执行了close还是shutdown

不管主动关闭方调用的是close()还是shutdown()，对于被动方来说，收到的就只有一个FIN。

被动关闭方就懵了，"我怎么知道对方让不让我继续发数据？"

其实，大可不必纠结，该发就发。

第二次挥手和第三次挥手之间，如果被动关闭方想发数据，那么在代码层面上，就是执行了 send() 方法。

int send( SOCKET s,const char* buf,int len,int flags);

send() 会把数据拷贝到本机的发送缓冲区。如果发送缓冲区没出问题，都能拷贝进去，所以正常情况下，send()一般都会返回成功。


然后被动方内核协议栈会把数据发给主动关闭方。

• 如果上一次主动关闭方调用的是shutdown(socket_fd, SHUT_WR)。那此时，主动关闭方不再发送消息，但能接收被动方的消息，一切如常，皆大欢喜。

• Wenn der letzte aktivecloser-Aufruf close(). Dann wird die close()。那主动方在收到被动方的数据后会直接丢弃，然后回一个RST。

针对第二种情况。

被动方内核协议栈收到了RST，会把连接关闭。但内核连接关闭了，应用层也不知道（除非被通知）。

此时被动方应用层接下来的操作，无非就是读或写。

• 如果是读，则会返回RST的报错，也就是我们常见的Connection reset by peer。

• 如果是写，那么程序会产生SIGPIPE信号，应用层代码可以捕获并处理信号，如果不处理，则默认情况下进程会终止，异常退出。

总结一下，当被动关闭方 recv() 返回EOF时，说明主动方通过 close()或 shutdown(fd, SHUT_WR)aktive Seite

🎜🎜Wenn es gelesen wird, wird < zurückgegeben Codestil = „Schriftgröße: erben; Zeilenhöhe: erben; Polsterung: 2 Pixel, 4 Pixel; Randradius: 4 Pixel; Rand rechts: 2 Pixel; Rand links: 2 Pixel; Farbe: RGB (255, 82, 82); Hintergrund: rgb(248, 248, 248);">RST Fehler, der unser häufiger Verbindung vom Peer zurückgesetzt. 🎜🎜🎜🎜Wenn es geschrieben ist, generiert das Programm SIGPIPE Signal, der Code der Anwendungsschicht kann das Signal erfassen und verarbeiten, wenn es nicht verarbeitet wird Standard Der Prozess wird beendet und abnormal beendet. 🎜🎜

• 第一次send(), 一般会成功返回。
• send()。

  • 第一次send(), 一般会成功返回。

  • 第二次send()时。如果主动方是通过 shutdown(fd, SHUT_WR) 发起的第一次挥手，那此时send()还是会成功。如果主动方通过 close()发起的第一次挥手，那此时会产生SIGPIPE信号，进程默认会终止，异常退出。不想异常退出的话，记得捕获处理这个信号。

  
  

  如果被动方一直不发第三次挥手，会怎么样

  第三次挥手，是由被动方主动触发的，比如调用close()。

  如果由于代码错误或者其他一些原因，被动方就是不执行第三次挥手。

  这时候，主动方会根据自身第一次挥手的时候用的是 close() 还是 shutdown(fd, SHUT_WR)第二次shutdown(fd, SHUT_WR) 发起的第一次挥手，那此时send( )wird nicht verwendet.Sie ​​können es auch verwenden : 2px;color: rgb(255, 82, 82);background: rgb(248, 248, 248);">close()发起的第一次挥手，那此时会产生close() 还是 shutdown(fd, SHUT_WR ) ,有不同的行为表现.🎜

  • 如果是 shutdown(fd, SHUT_WR) ，说明主动方其实只关闭了写，但还可以读，此时会一直处于 FIN-WAIT-2， 死等被动方的第三次挥手。

  • 如果是 close()， 说明主动方读写都关闭了，这时候会处于 FIN-WAIT-2一段时间，这个时间由 net.ipv4.tcp_fin_timeout 控制，一般是 60s，这个值正好跟2MSL一样 。超过这段时间之后，状态不会变成 `TIME-WAIT`，而是直接变成`CLOSED`。

  # cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout
  60

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  TCP三次挥手

  四次挥手聊完了，那有没有可能出现三次挥手？

  是可能的。

  我们知道，TCP四次挥手里，第二次和第三次挥手之间，是有可能有数据传输的。第三次挥手的目的是为了告诉主动方，"被动方没有数据要发了"。

  所以，在第一次挥手之后，如果被动方没有数据要发给主动方。第二和第三次挥手是有可能合并传输的。这样就出现了三次挥手。

  

  
  

  Wenn Daten gesendet werden müssen, kann dies nicht durch dreimaliges Winken erfolgen? Handbewegung, dann ist es nicht möglich, dreimal zu winken?

  ist nicht . Es gibt auch eine Funktion in TCP namens Verzögerte Bestätigung. Es kann einfach so verstanden werden: Der Empfänger muss nicht sofort nach Erhalt der Daten auf das ACK-Bestätigungspaket antworten.

  Auf dieser Basis nicht jedes Mal, wenn ein Datenpaket gesendet wird, wird ein entsprechender ACK Bestätigungspakete, da der Empfänger Bestätigungen zusammenführen kann. Und diese Zusammenführungsbestätigung wird in den vier Wellen platziert, und die zweite Welle, die dritte Welle und die Datenübertragung zwischen ihnen können zusammengeführt und gemeinsam gesendet werden. Es gab also drei Wellen.

  

  TCP drei Wellen verzögerte BestätigungACK 确认包，因为接收方可以合并确认。

  而这个合并确认，放在四次挥手里，可以把第二次挥手、第三次挥手，以及他们之间的数据传输都合并在一起发送。因此也就出现了三次挥手。

  

  
  

  TCP两次挥手

  前面在四次挥手中提到，关闭的时候双方都发出了一个FIN和收到了一个ACK。

  正常情况下TCP连接的两端，是不同IP+端口的进程。

  但如果TCP连接的两端，IP+端口是一样的情况下，那么在关闭连接的时候，也同样做到了一端发出了一个FIN，也收到了一个 ACK，只不过正好这两端其实是同一个socket

  
  

  < h2 style="Zeilenhöhe: inherit;Rand oben: 1,5 em;Schriftstärke: fett;Schriftgröße: 1,4 em;Hintergrund: rgb(21, 101, 192);Farbe: rgb(255, 255, 255 );padding: 0.5em 1em;margin-bottom: 2em;">TCP winkt zweimal

  Unter normalen Umständen sind die beiden Enden der TCP-Verbindung Prozesse mit unterschiedlichen

  IP+Ports. Aber wenn IP + Port

  an beiden Enden der TCP-Verbindung gleich sind, geschieht beim Schließen der Verbindung dasselbe: 🎜Ein Ende sendet eine FIN und empfängt auch eine ACK🎜, aber diese beiden Das Ende ist eigentlich Derselbe Socket. 🎜🎜🎜🎜TCP winkt zweimal🎜🎜🎜Und diese Art der Verbindung mit demselben 🎜IP + Port🎜 an beiden Enden wird als 🎜TCP-Selbstverbindung🎜 bezeichnet. 🎜

  是的，你没看错，我也没打错别字。同一个socket确实可以自己连自己，形成一个连接。

  
  

  一个socket能建立连接？

  上面提到了，同一个客户端socket，自己对自己发起连接请求。是可以成功建立连接的。这样的连接，叫TCP自连接。

  下面我们尝试下复现。

  注意我是在以下系统进行的实验。在mac上多半无法复现。

  #  cat /etc/os-release
  NAME="CentOS Linux"
  VERSION="7 (Core)"
  ID="centos"
  ID_LIKE="rhel fedora"
  VERSION_ID="7"
  PRETTY_NAME="CentOS Linux 7 (Core)"

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  通过nc命令可以很简单的创建一个TCP自连接

  # nc -p 6666 127.0.0.1 6666

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  上面的 -p 可以指定源端口号。也就是指定了一个端口号为6666的客户端去连接 127.0.0.1:6666 。

  # netstat -nt | grep 6666
  tcp        0      0 127.0.0.1:6666          127.0.0.1:6666          ESTABLISHED

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  整个过程中，都没有服务端参与。可以抓个包看下。

  

  可以看到，相同的socket，自己连自己的时候，握手是三次的。挥手是两次的。

  

  上面这张图里，左右都是同一个客户端，把它画成两个是为了方便大家理解状态的迁移。

  我们可以拿自连接的握手状态对比下正常情况下的TCP三次握手。

  

  看了自连接的状态图，再看看下面几个问题。

  
  

  一端发出第一次握手后，如果又收到了第一次握手的SYN包，TCP连接状态会怎么变化？

  第一次握手过后，连接状态就变成了SYN_SENT状态。如果此时又收到了第一次握手的SYN包，那么连接状态就会从SYN_SENT状态变成SYN_RCVD。

  // net/ipv4/tcp_input.c
  static int tcp_rcv_synsent_state_process()
  {
      // SYN_SENT状态下，收到SYN包
      if (th->syn) {
          // 状态置为 SYN_RCVD
          tcp_set_state(sk, TCP_SYN_RECV);
      }
  }

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  一端发出第二次握手后，如果又收到第二次握手的SYN+ACK包，TCP连接状态会怎么变化？

  第二握手过后，连接状态就变为SYN_RCVD了，此时如果再收到第二次握手的SYN+ACK包。连接状态会变为ESTABLISHED。

  // net/ipv4/tcp_input.c
  int tcp_rcv_state_process()
  {
      // 前面省略很多逻辑，能走到这就认为肯定有ACK
      if (true) {
          // 判断下这个ack是否合法
          int acceptable = tcp_ack(sk, skb, FLAG_SLOWPATH | FLAG_UPDATE_TS_RECENT) > 0;
          switch (sk->sk_state) {
          case TCP_SYN_RECV:
              if (acceptable) {
          // 状态从 SYN_RCVD 转为 ESTABLISHED
                  tcp_set_state(sk, TCP_ESTABLISHED);
              } 
          }
      }
  }

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  一端第一次挥手后，又收到第一次挥手的包，TCP连接状态会怎么变化？

  第一次挥手过后，一端状态就会变成 FIN-WAIT-1。正常情况下，是要等待第二次挥手的ACK。但实际上却等来了 一个第一次挥手的 FIN包， 这时候连接状态就会变为CLOSING。

  // net/
  static void tcp_fin(struct sock *sk)
  {
      switch (sk->sk_state) {
      case TCP_FIN_WAIT1:
          tcp_send_ack(sk);
      // FIN-WAIT-1状态下，收到了FIN，转为 CLOSING
          tcp_set_state(sk, TCP_CLOSING);
          break;
      }
  }

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  这可以说是隐藏剧情了。

  CLOSING 很少见，除了出现在自连接关闭外，一般还会出现在TCP两端同时关闭连接的情况下。

  处于CLOSING状态下时，只要再收到一个ACK，就能进入 TIME-WAIT 状态，然后等个2MSL，连接就彻底断开了。这跟正常的四次挥手还是有些差别的。大家可以滑到文章开头的TCP四次挥手再对比下。

  
  

  代码复现自连接

  可能大家会产生怀疑，这是不是nc这个软件本身的bug。

  那我们可以尝试下用strace看看它内部都做了啥。

  # strace nc -p 6666 127.0.0.1 6666
  // ...
  socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3
  fcntl(3, F_GETFL)                       = 0x2 (flags O_RDWR)
  fcntl(3, F_SETFL, O_RDWR|O_NONBLOCK)    = 0
  setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [1], 4) = 0
  bind(3, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(6666), sin_addr=inet_addr("0.0.0.0")}, 16) = 0
  connect(3, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(6666), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, 16) = -1 EINPROGRESS (Operation now in progress)
  // ...

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  无非就是以创建了一个客户端socket句柄，然后对这个句柄执行 bind, 绑定它的端口号是6666，然后再向 127.0.0.1:6666发起connect方法。

  我们可以尝试用C语言去复现一遍。

  下面的代码，只用于复现问题。直接跳过也完全不影响阅读。

  #include <stdio.h>
  #include <unistd.h>
  #include <sys/socket.h>
  #include <stdlib.h>
  #include <arpa/inet.h>
  #include <ctype.h>
  #include <string.h>
  #include <strings.h>
  
  
  int main()
  {
      int lfd, cfd;
      struct sockaddr_in serv_addr, clie_addr;
      socklen_t clie_addr_len;
      char buf[BUFSIZ];
      int n = 0, i = 0, ret = 0 ;
      printf("This is a client \n");
  
      /*Step 1: 创建客户端端socket描述符cfd*/    
      cfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
      if(cfd == -1)
      {
          perror("socket error");
          exit(1);
      }
  
      int flag=1,len=sizeof(int);
      if( setsockopt(cfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, len) == -1)
      {
          perror("setsockopt");
          exit(1);
      } 
  
  
      bzero(&clie_addr, sizeof(clie_addr));
      clie_addr.sin_family = AF_INET;
      clie_addr.sin_port = htons(6666);
      inet_pton(AF_INET,"127.0.0.1", &clie_addr.sin_addr.s_addr);
  
      /*Step 2: 客户端使用bind绑定客户端的IP和端口*/  
      ret = bind(cfd, (struct sockaddr* )&clie_addr, sizeof(clie_addr));
      if(ret != 0)
      {
          perror("bind error");
          exit(2);
      }
  
      /*Step 3: connect链接服务器端的IP和端口号*/    
      bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));
      serv_addr.sin_family = AF_INET;
      serv_addr.sin_port = htons(6666);
      inet_pton(AF_INET,"127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr.s_addr);
      ret = connect(cfd,(struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
      if(ret != 0)
      {
          perror("connect error");
          exit(3);
      }
  
      /*Step 4: 向服务器端写数据*/
      while(1)
      {
          fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
          write(cfd, buf, strlen(buf));
          n = read(cfd, buf, sizeof(buf));
          write(STDOUT_FILENO, buf, n);//写到屏幕上
      }
      /*Step 5: 关闭socket描述符*/
      close(cfd);
      return 0;
  }

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  保存为 client.c 文件，然后执行下面命令，会发现连接成功。

  # gcc client.c -o client && ./client
  This is a client

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  # netstat -nt | grep 6666
  tcp        0      0 127.0.0.1:6666          127.0.0.1:6666          ESTABLISHED

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  说明，这不是nc的bug。事实上，这也是内核允许的一种情况。

  
  

  自连接的解决方案

  自连接一般不太常见，但遇到了也不难解决。

  解决方案比较简单，只要能保证客户端和服务端的端口不一致就行。

  事实上，我们写代码的时候一般不会去指定客户端的端口，系统会随机给客户端分配某个范围内的端口。而这个范围，可以通过下面的命令进行查询

  # cat /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range
  32768   60999

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  也就是只要我们的服务器端口不在32768-60999这个范围内，比如设置为8888。就可以规避掉这个问题。

  另外一个解决方案，可以参考golang标准网络库的实现，在连接建立完成之后判断下IP和端口是否一致，如果遇到自连接，则断开重试。

  func dialTCP(net string, laddr, raddr *TCPAddr, deadline time.Time) (*TCPConn, error) {
      // 如果是自连接，这里会重试
      for i := 0; i < 2 && (laddr == nil || laddr.Port == 0) && (selfConnect(fd, err) || spuriousENOTAVAIL(err)); i++ {
          if err == nil {
              fd.Close()
          }
          fd, err = internetSocket(net, laddr, raddr, deadline, syscall.SOCK_STREAM, 0, "dial", sockaddrToTCP)
      }
      // ...
  }
  
  func selfConnect(fd *netFD, err error) bool {
      // 判断是否端口、IP一致
      return l.Port == r.Port && l.IP.Equal(r.IP)
  }

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  四次握手

  前面提到的TCP自连接是一个客户端自己连自己的场景。那不同客户端之间是否可以互联？

  答案是可以的，有一种情况叫TCP同时打开。

  

  大家可以对比下，TCP同时打开在握手时的状态变化，跟TCP自连接是非常的像。

  比如SYN_SENT状态下，又收到了一个SYN，其实就相当于自连接里，在发出了第一次握手后，又收到了第一次握手的请求。结果都是变成 SYN_RCVD。

  在 SYN_RCVD 状态下收到了 SYN+ACK，就相当于自连接里，在发出第二次握手后，又收到第二次握手的请求，结果都是变成 ESTABLISHED。他们的源码其实都是同一块逻辑。

  
  

  复现TCP同时打开

  分别在两个控制台下，分别执行下面两行命令。

  while true; do nc -p 2224 127.0.0.1 2223 -v;done
  
  while true; do nc -p 2223 127.0.0.1 2224 -v;done

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  上面两个命令的含义也比较简单，两个客户端互相请求连接对方的端口号，如果失败了则不停重试。

  执行后看到的现象是，一开始会疯狂失败，重试。一段时间后，连接建立完成。

  # netstat -an | grep  2223
  Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State 
  tcp        0      0 127.0.0.1:2224          127.0.0.1:2223          ESTABLISHED
  tcp        0      0 127.0.0.1:2223          127.0.0.1:2224          ESTABLISHED

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  期间抓包获得下面的结果。

  

  可以看到，这里面建立连接用了四次交互。因此可以说这是通过"四次握手"建立的连接。

  而且更重要的是，这里面只涉及两个客户端，没有服务端。

  看到这里，不知道大家有没有跟我一样，被刷新了一波认知，对socket有了重新的认识。

  在以前的观念里，建立连接，必须要有一个客户端和一个服务端，并且服务端还要执行一个listen()和一个accept()。而实际上，这些都不是必须的。

  Dann fragt dich der Interviewer das nächste Mal"Neinlisten(), Kann TCP eine Verbindung herstellen?"listen()， TCP能建立连接吗？"， 我想大家应该知道该怎么回答了。

  但问题又来了，只有两个客户端，没有listen() ，为什么能建立TCP连接？

  如果大家感兴趣，我们以后有机会再填上这个坑。

  
  

  总结

  • 四次挥手中，不管是程序主动执行close()，还是进程被杀，都有可能发出第一次挥手FIN包。如果机器上FIN-WAIT-2状态特别多，一般是因为对端一直不执行close()方法发出第三次挥手。

  • Close()会同时关闭发送和接收消息的功能。shutdown(), ich denke, jeder sollte wissen, wie geantwortet wird . Aber das Problem kommt wieder, es gibt nur zwei Clients, kein listen(), warum kann TCP Verbindung?

  Wenn Sie Interesse haben, haben wir in Zukunft die Möglichkeit, diese Lücke erneut zu füllen.

  • 
    

    Zusammenfassung span>

  Viermal winken
  • , ob das Programm close(), oder der Prozess wird abgebrochen, es ist möglich, die erste Welle auszugebenFIN Paket. Wenn auf der Maschine, 82);background: rgb(248, 248, 248);">FIN-WAIT-2Es gibt viele Zustände, normalerweise weil der Peer Close() schaltet sowohl das Senden als auch das Empfangen von Nachrichten aus. shutdown() kann Nachrichten einzeln senden oder empfangen. 🎜🎜Die zweite und dritte Welle können kombiniert werden. So wurden aus vier Wellen 🎜drei Wellen🎜. 🎜🎜🎜🎜Das Anschließen derselben Steckdose an sich selbst führt zu einer 🎜TCP-Selbstverbindung🎜. Die Welle der Selbstverbindung ist 🎜zweifache Welle🎜. 🎜

  • Neinlisten kann auch eine Verbindung zwischen zwei Clients aufgebaut werden. Diese Situation wird als TCP-gleichzeitiges Öffnen bezeichnet und wird durch Vier-Wege-Handshake erzeugt. listen，两个客户端之间也能建立连接。这种情况叫TCP同时打开，它由四次握手产生。

  
  

  最后

  今天提到的，不管是两次挥手，还是自连接，或是TCP同时打开什么的。

  咋一看，可能对日常搬砖没什么用，实际上也确实没什么用。

  并且在面试上大概率也不会被问到。

  毕竟一般面试官也不在意茴字有几种写法。

  这篇文章的目的，主要是想从另外一个角度让大家重新认识下socket。原来TCP

  
  

  Endlich