SHUT_RDWR: 읽기 및 쓰기를 끕니다. 닫기().

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。

• 마지막 activecloser 호출이 닫기(). 그런 다음 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)활성 측

🎜🎜읽으면 <를 반환합니다. 코드 스타일="글꼴 크기: 상속; 줄 높이: 상속; 패딩: 2px 4px; 테두리 반경: 4px; 여백 오른쪽: 2px; 여백 왼쪽: 2px; 색상: rgb(255, 82, 82); background : rgb(248, 248, 248);">RST 오류입니다. 이는 일반적인 피어에 의한 연결 재설정. 🎜🎜🎜🎜작성하면 프로그램은 SIGPIPE 신호, 애플리케이션 계층 코드는 처리되지 않은 경우 신호를 캡처하고 처리할 수 있습니다. 기본값 프로세스가 종료되고 비정상적으로 종료됩니다. 🎜🎜

如果此时被动方执行两次 send()。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)

• 第一次send(), 一般会成功返回。🎜
• 🎜第二次send() 时。如果主动方是通过<코드 스타일="글꼴 크기: 상속; 줄 높이: 상속; 패딩: 2px 4px; 테두리 반경: 4px; 여백 오른쪽: 2px; 여백 왼쪽: 2px; 색상: rgb(255, 82, 82) ;배경: rgb(248, 248, 248);">종료(fd, SHUT_WR) 发起적第一次挥手，那此时보내기( )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ude. 🎜
  🎜

  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<코드 스타일 ="글꼴 크기: 상속; 줄 높이: 상속; 패딩: 2px 4px; 테두리 반경: 4px; 여백 오른쪽: 2px; 여백 왼쪽: 2px; 색상: rgb(255, 82, 82); 배경: rgb(248, 248, 248);">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是 close() 还是 종료(fd, SHUT_WR ) ，다른 이동 방식은 없습니다.🎜

  • 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。

  

  
  

  전송할 데이터가 있으면 세번 흔들면 안되나요?

  위에서 언급한 상황은 전송할 데이터가 없으면 2번째와 3번째 사이에 전송할 데이터가 있는 경우입니다. 손을 흔들면 세 번 흔들면 안 되는 걸까요?

  은

  이 아닙니다. TCP에는 지연 확인이라는 기능도 있습니다. 이는 간단히 다음과 같이 이해될 수 있습니다. 수신자는 데이터를 수신한 후 즉시 ACK 확인 패키지에 응답할 필요가 없습니다. 이를 기준으로

  데이터 패킷이 전송될 때마다 해당 ACK 승인 패킷은 수신자가 승인을 병합할 수 있기 때문입니다.

  ACK 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socket그리고 이 병합 확인은 4개의 웨이브에 배치되며 두 번째 웨이브, 세 번째 웨이브와 이들 사이의 데이터 전송을 병합하여 함께 보낼 수 있습니다. 그래서 세 개의 파도가 있었습니다.

  TCP 3파 지연 확인

  
  

  < h2 스타일="라인 높이: 상속;마진 상단: 1.5em;글꼴 무게: 굵게;글꼴 크기: 1.4em;배경: rgb(21, 101, 192);색상: rgb(255, 255, 255 );padding: 0.5em 1em;margin-bottom: 2em;">TCP 파도 두 번front It 마감 시 양측 모두 FIN을 보내고 ACK를 받았다는 4개의 웨이브에서 언급되었습니다.

  일반적인 상황에서 TCP 연결의 두 끝은 서로 다른 🎜IP+포트🎜를 사용하여 프로세스됩니다. 🎜🎜하지만 TCP 연결의 양쪽 끝에서 🎜IP + 포트🎜가 동일하면 연결을 닫을 때에도 마찬가지입니다. 🎜한 쪽은 FIN을 보내고 ACK🎜도 받는데 이 둘은 끝 실제로는 동일한 소켓. 🎜🎜🎜🎜TCP가 두 번 파도🎜🎜🎜그리고 이렇게 양쪽 끝이 동일한 🎜IP+포트🎜로 연결되는 것을 🎜TCP 자체 연결🎜이라고 합니다. 🎜

  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。

  그럼 다음에는 면접관이 물어보시죠"아니요listen(), TCP가 연결을 설정할 수 있습니까?"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(), 모두가 어떻게 대답했는지 알아야 한다고 생각합니다. . 하지만 문제가 다시 발생합니다. 클라이언트는 두 개뿐이고 listen(), 왜 TCP 연결?

  관심이 있으시면 나중에 이 구멍을 다시 메울 수 있는 기회를 갖도록 하겠습니다.

  • 
    

    요약 span>

  4번 웨이브
  • 프로그램이 close() 또는 프로세스가 종료되면 첫 번째 웨이브를 발행할 수 있습니다FIN 패키지. 컴퓨터에 있는 경우 82); background: rgb(248, 248, 248);">FIN-WAIT-2여러 상태가 있습니다. 일반적으로 피어가 close() 메소드는 세 번째 웨이브를 보냅니다.

    Close()는 메시지 보내기와 받기를 끄고

    . shutdown()은 개별적으로 메시지를 🎜닫기🎜 보내거나 받을 수 있습니다. 🎜🎜🎜🎜2차, 3차 웨이브가 합쳐질 수도 있습니다. 그래서 네 개의 파도가 🎜세 개의 파도🎜로 바뀌었습니다. 🎜🎜🎜🎜동일한 소켓을 자신에게 연결하면 🎜TCP 자체 연결🎜이 발생합니다. 자체 연결의 물결은 🎜두 배의 물결🎜입니다. 🎜

  • 아니요듣기, 두 클라이언트 간에 연결을 설정할 수도 있습니다. 이러한 상황을 TCP 동시 열기라고 하며, 이는 4방향 핸드셰이크가 생성됩니다. 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

  
  

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