优雅地关闭Socket；检测非正常断开的TCP连接

优雅地关闭Socket；检测非正常断开的TCP连接

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sockettcp服务器windowslinuxstruct

2010-10-25 23:19
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网络通信（2）


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如何优雅地关闭一个socket

[来 源：吃多了没事干(http://hi.baidu.com/firebird/blog/item/b005d562c332a9dde7113aab.html) ]

最近在windows编程时需要考虑到“如何优雅地关闭一个socket”，查阅了一些资料，现将查到的相关资料做个汇编，希望能对后来者有所帮助（比较懒，所以英文资料没有翻译:-)）

1. 关闭Socket时究竟做了什么

关闭socket分为主动关闭（Active closure）和被动关闭（Passive closure）两种情况。前者是指有本地主机主动发起的关闭；而后者则是指本地主机检测到远程主机发起关闭之后，作出回应，从而关闭整个连接。

其状态图如下图所示：



起初每个socket都是CLOSED状态，当客户端初使化一个连接，他发送一个SYN包到服务器，客户端进入SYN_SENT状态。

服务器接收到SYN包，反馈一个SYN-ACK包，客户端接收后返馈一个ACK包客户端变成ESTABLISHED状态，如果长时间没收到SYN-ACK 包，客户端超时进入CLOSED状态。

当服务器绑定并监听某一端口时，socket的状态是LISTEN，当客户企图建立连接时，服务器收到一个SYN包，并反馈SYN-ACK包。服务器状态变成SYN_RCVD，当客户端发送一个ACK包时，服务器socket变成ESTABLISHED状态。

当一个程序在ESTABLISHED状态时有两种图径关闭它， 第一是主动关闭，第二是被动关闭。如果你要主动关闭的话，发送一个FIN包。当你的程序closesocket或者shutdown（标记），你的程序发 送一个FIN包到peer，你的socket变成FIN_WAIT_1状态。peer反馈一个ACK包，你的socket进入FIN_WAIT_2状态。 如果peer也在关闭连接，那么它将发送一个FIN包到你的电脑，你反馈一个ACK包，并转成TIME_WAIT状态。

TIME_WAIT状 态又号2MSL等待状态。MSL意思是最大段生命周期（Maximum Segment Lifetime)表明一个包存在于网络上到被丢弃之间的时间。每个IP包有一个TTL(time_to_live)，当它减到0时则包被丢弃。每个路由 器使TTL减一并且传送该包。当一个程序进入TIME_WAIT状态时，他有２个MSL的时间，这个充许TCP重发最后的ACK，万一最后的ACK丢失 了，使得FIN被重新传输。在2MSL等待状态完成后，socket进入CLOSED状态。

被动关闭：当程序收到一个FIN包从peer，并 反馈一个ACK包，于是程序的socket转入CLOSE_WAIT状态。因为peer已经关闭了，所以不能发任何消息了。但程序还可以。要关闭连接，程 序自已发送给自已FIN，使程序的TCP socket状态变成LAST_ACK状态，当程序从peer收到ACK包时，程序进入CLOSED状态。

2. Winsock2 API中的相关函数

先当然是查MSDN，看到winsocks2 API中的相关函数有:closesocket,shutdown,WSASendDisconnect. 我大致说一下，具体详细的资料还请自行查MSDN.

int closesocket(SOCKET s)的作用是关闭指定的socket，并且回收其所有的资源。

int shutdown(SOCKET s,  int how)则是禁止在指定的socket s上禁止进行由how指定的操作，但并不对资源进行回收，shutdown之后而closesocket之前s还不能再次connect或者 WSAConnect.

intWSASendDisconnect(SOCKET s,  LPWSABUF lpOutboundDisconnectData)则和shutdown基本类似，稍有不同的就是WSASendDisconnect函数多了一个lpOutboundDisconnectData参 数，可以允许发送“断开数据”（disconnect data）.但MSDN上写了“The native implementation of TCP/IP on Windows does not support disconnect data.”，所以一般我们就用shutdown函数就行了。

3. Socket的优雅关闭

在 MSDN中对shutdown函数中的Remarks部分有下面一段话，指出了如何进行一次优雅的slcket关闭:

To assure that all data is sent and received on a connected socket before it is closed, an application should use shutdown to close connection before calling closesocket. For example, to initiate a graceful disconnect:

1. Call WSAAsyncSelect to register for FD_CLOSE notification.

2. Call shutdown with how=SD_SEND.

3. When FD_CLOSE received, call recv until zero returned, or SOCKET_ERROR.

4. Call closesocket.

closesocket 的行为也是随setsockopt()中参数的不同而有不同的表现，这里影响它的行为的主要就是那个linger结构。

SO_DONTLINGER 若为真，则SO_LINGER选项被禁止。

SO_LINGER 延迟关闭连接 struct linger

上面这两个选项影响close行为

选项 间隔 关闭方式 等待关闭与否

SO_DONTLINGER 不关心 优雅 否

SO_LINGER 零 强制 否

SO_LINGER 非零 优雅 是

若 设置了SO_LINGER（亦即linger结构中的l_onoff域设为非零），并设置了零超时间隔，则closesocket()不被阻塞立即执行， 不论是否有排队数据未发送或未被确认。这种关闭方式称为“强制”或“失效”关闭，因为套接口的虚电路立即被复位，且丢失了未发送的数据。在远端的recv ()调用将以WSAECONNRESET出错。

若设置了SO_LINGER并确定了非零的超时间隔，则closesocket()调用阻塞进 程，直到所剩数据发送完毕或超时。这种关闭称为“优雅的”关闭。请注意如果套接口置为非阻塞且SO_LINGER设为非零超时，则closesocket ()调用将以WSAEWOULDBLOCK错误返回。

若在一个流类套接口上设置了SO_DONTLINGER（也就是说将linger结构的 l_onoff域设为零），则closesocket()调用立即返回。但是，如果可能，排队的数据将在套接口关闭前发送。请注意，在这种情况下 WINDOWS套接口实现将在一段不确定的时间内保留套接口以及其他资源，这对于想用所以套接口的应用程序来说有一定影响。

所以一般来说，不应该把linger设置为SO_LINGER 并且设置timeout为0，这样的话，当本地主机调用closesocket时将会造成一个“强制”或“失效”的非优雅关闭。可以根据实际情况设置为另外两种情况。

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[转]怎样及时检测出非正常断 开的TCP连接 作者:在水一鱼(powercc@21cn.com)

[来 源：吃多了没事干(http://hi.baidu.com/firebird/blog/item /5841c917042d2b09c93d6dbf.html) ]

此处的”非正常断开”指TCP连接不是以优雅的方式断开,如网线故障等物理链路的原因,还有突然主机断电等原因

有两种方法可以检测:1.TCP连接双方定时发握手消息 2.利用TCP协议栈中的KeepAlive探测

第二种方法简单可靠,只需对TCP连接两个Socket设定KeepAlive探测,所以本文只讲第二种方法在Linux,Window2000下的实现 (在其它的平台上没有作进一步的测试)

windows 2000平台下

//定义结构及宏

struct TCP_KEEPALIVE {

u_longonoff;

u_longkeepalivetime;

u_longkeepaliveinterval;

} ;

#define SIO_KEEPALIVE_VALS _WSAIOW(IOC_VENDOR,4)

//KeepAlive实现

TCP_KEEPALIVE inKeepAlive = {0}; //输入参数

unsigned long ulInLen = sizeof(TCP_KEEPALIVE);

TCP_KEEPALIVE outKeepAlive = {0}; //输出参数

unsigned long ulOutLen = sizeof(TCP_KEEPALIVE);

unsigned long ulBytesReturn = 0;

//设置socket的keep alive为5秒，并且发送次数为3次

inKeepAlive.onoff = 1;

inKeepAlive.keepaliveinterval = 5000; //两次KeepAlive探测间的时间间隔

inKeepAlive.keepalivetime = 5000; //开始首次KeepAlive探测前的TCP空闭时间

if (WSAIoctl((unsigned int)s, SIO_KEEPALIVE_VALS,

(LPVOID)&inKeepAlive, ulInLen,

(LPVOID)&outKeepAlive, ulOutLen,

&ulBytesReturn, NULL, NULL) == SOCKET_ERROR)

{

ACE_DEBUG ((LM_INFO,

ACE_TEXT ("(%P|%t) /WSAIoctl failed. error code(%d)!/n"),WSAGetLastError()));

}

Linux平台下

#include

……

////KeepAlive实现

//下面代码要求有ACE,如果没有包含ACE,则请把用到的ACE函数改成linux相应的接口

int keepAlive = 1;//设定KeepAlive

int keepIdle = 5;//开始首次KeepAlive探测前的TCP空闭时间

int keepInterval = 5;//两次KeepAlive探测间的时间间隔

int keepCount = 3;//判定断开前的KeepAlive探测次数

if(setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_KEEPALIVE,(void*)&keepAlive,sizeof(keepAlive)) == -1)

{

ACE_DEBUG ((LM_INFO,

ACE_TEXT ("(%P|%t) setsockopt SO_KEEPALIVE error!/n")));

}

if(setsockopt(s,SOL_TCP,TCP_KEEPIDLE,(void *)&keepIdle,sizeof(keepIdle)) == -1)

{

ACE_DEBUG ((LM_INFO,

ACE_TEXT ("(%P|%t) setsockopt TCP_KEEPIDLE error!/n")));

}

if(setsockopt(s,SOL_TCP,TCP_KEEPINTVL,(void *)&keepInterval,sizeof(keepInterval)) == -1)

{

ACE_DEBUG ((LM_INFO,

ACE_TEXT ("(%P|%t) setsockopt TCP_KEEPINTVL error!/n")));

}

if(setsockopt(s,SOL_TCP,TCP_KEEPCNT,(void *)&keepCount,sizeof(keepCount)) == -1)

{

ACE_DEBUG ((LM_INFO,

ACE_TEXT ("(%P|%t)setsockopt TCP_KEEPCNT error!/n")));