TCP三次握手和四次断连深入分析：连接状态与关系(2)

说到tcp协议，凡是稍微看过的人都能顺口说出三次握手和四次断连，但什么时候客户端才能够连接上server端， 是server端调用bind后还是listen后还是accept后 ?

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使用ss工具去查看，client显示FIN_WAIT_2状态：

[liyh@localhost ~]$ ss  -t -n | grep "10.1.73.76:50000"
FIN-WAIT-2 0      0                10.1.73.45:47630           10.1.73.76:50000

server显示CLOSE-WAIT状态

[jws@jae_test ~]$ ss  -t -n | grep 50000
CLOSE-WAIT 1      0                10.1.73.76:50000           10.1.73.45:47630

而且有一个值得注意的现象是：client的连接过一段时间就没有了，而server的连接一直处于CLOSE_WAIT状态

原因在于Linux系统内核中有一个参数可以控制FIN_WAIT_2的时间：tcp_fin_timeout

第2种情况：client调用close，server调用close

tcpdump抓包如下：



抓包结果显示：熟悉的四次断连来啦

使用ss工具去查看，client显示TIME-WAIT状态

[liyh@localhost ipv4]$ ss -a -n | grep 50000
TIME-WAIT  0      0                10.1.73.45:39751           10.1.73.76:50000

server端使用ss工具去看已经看不到连接了

第3种情况：server端被kill了

tcpdump抓包如下：



抓包结果显示：熟悉的四次断连来啦

咦，怎么会和正常的server close一样呢?答案就在于操作系统的实现：

close函数其实本身不会导致tcp协议栈立刻发送fin包，而只是将socket文件的引用计数减1，当socket文件的引用计数变为0的时候，操作系统会自动关闭tcp连接，此时才会发送fin包。

这也是多进程编程需要特别注意的一点，父进程中一定要将socket文件描述符close，否则运行一段时间后就可能会出现操作系统提示too many open files

第4种情况：client端调用shutdown操作

shutdown操作有三种关闭方式：SHUT_RD、SHUT_WR、SHUT_RDWR，分别测试后发现有趣的现象。

1)如果是SHUT_RD，则tcpdump抓包发现没有发送任何包;

2)如果是SHUT_RD或者SHUT_RDWR，则client会发送FIN包给server，

若server收到后执行close操作，则server发送FIN给client，最终连接被关闭。

SHUT_WR或者SHUT_RDWR抓包显示如下：



使用ss命令查看，client显示如下：

[liyh@localhost ipv4]$ ss -a -n | grep 50000
TIME-WAIT  0      0                10.1.73.45:39751           10.1.73.76:50000

server显示连接已经被关闭了。

关于shutdown的详细解释可以参考：http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Closing-a-Socket.html

归纳一下SHUT_RD的处理：

1)client端不再接收数据，如果有新的数据到来，直接丢弃(reject)

2)没有发送任何tcp包，所以server端并不知道这个状态，server端可以继续发送数据，但由于1)的原因，发了也白发

归纳一下SHUT_WR或者SHUT_RDWR的处理：

1)停止传送数据(不能再调用write操作)，丢弃缓冲区中未发送的数据(已调用write但底层tcp协议栈还没发送的)

2)停止等待已发送数据的确认消息，已发送未确认的数据不再重发

断连过程总结

1)close只是减少socket文件的引用计数，当计数减为0后，操作系统执行tcp的断连操作

2)client端close后server端不close，会导致client端连接状态为FIN_WAIT_2，server端连接状态为CLOSE_WAIT

正常编程肯定不会这样处理，一般都是在异常处理跳转(C++/JAVA等)导致没有close，或者整个系统异常导致没有close(例 如JVM内存出现out of memory错误)

3)shutdown的处理逻辑比较复杂，非特殊情况不要乱用，很容易出问题

4)进程退出后操作系统会自动回收socket，发起tcp关闭流程操作

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