几种TCP连接中出现RST的情况

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正常情况tcp四层握手关闭连接，rst基本都是异常情况，整理如下：
1. GFW
2. 对方端口未打开，发生在连接建立
　　如果对方sync_backlog满了的话，sync简单被丢弃，表现为超时，而不会rst
3. close Socket 时recv buffer 不为空
　　例如，客户端发了两个请求，服务器只从buffer 读取第一个请求处理完就关闭连接，tcp层认为数据没有正确提交到应用，使用rst关闭连接。
3. 移动链路
移动网络下，国内是有5分钟后就回收信令，也就是IM产品，如果心跳>5分钟后服务器再给客户端发消息，就会收到rst。也要查移动网络下IM 保持<5min 心跳。
4. 负载等设备
负载设备需要维护连接转发策略，长时间无流量，连接也会被清除，而且很多都不告诉两层机器，新的包过来时才通告rst。
　　 Apple push 服务也有这个问题，而且是不可预期的偶发性连接被rst；rst 前第一个消息write 是成功的，而第二条写才会告诉你连接被重置，
　　曾经被它折腾没辙，因此打开每2秒一次tcp keepalive，固定5分钟tcp连接回收，而且发现连接出错时，重发之前10s内消息。
5. SO_LINGER 应用强制使用rst 关闭
该选项会直接丢弃未发送完毕的send buffer，可能造成业务错误，慎用； 当然内网服务间http client 在收到应该时主动关闭，使用改选项，会节省资源。
　 好像曾经测试过haproxy 某种配置下，会使用rst关闭连接，少了网络交互而且没有TIME_WAIT 问题
6. 超过超时重传次数、网络暂时不可达
7. TIME_WAIT 状态
　　tw_recycle = 1 时，sync timestamps 比上次小时，会被rst
7. 设置 connect_timeout
应用设置了连接超时，sync 未完成时超时了，会发送rst终止连接。
8. 非正常包
　 连接已经关闭，seq 不正确等
9. keepalive 超时
公网服务tcp keepalive 最好别打开；移动网络下会增加网络负担，切容易掉线；非移动网络核心ISP设备也不一定都支持keepalive，曾经也发现过广州那边有个核心节点就不支持。
10. 待整理

应该没有人会质疑，现在是一个网络时代了。应该不少程序员在编程中需要考虑多机、局域网、广域网的各种问题。所以网络知识也是避免不了学习的。而且笔者一直觉得TCP/IP网络知识在一个程序员知识体系中必需占有一席之地的。
在TCP协议中RST表示复位，用来异常的关闭连接，在TCP的设计中它是不可或缺的。发送RST包关闭连接时，不必等缓冲区的包都发出去，直接就丢弃缓存区的包发送RST包。而接收端收到RST包后，也不必发送ACK包来确认。
其实在网络编程过程中，各种RST错误其实是比较难排查和找到原因的。下面我列出几种会出现RST的情况。

1 端口未打开

服务器程序端口未打开而客户端来连接。这种情况是最为常见和好理解的一种了。去telnet一个未打开的TCP的端口可能会出现这种错误。这个和操作系统的实现有关。在某些情况下，操作系统也会完全不理会这些发到未打开端口请求。
比如在下面这种情况下，主机241向主机114发送一个SYN请求，表示想要连接主机114的40000端口，但是主机114上根本没有打开40000这个端口，于是就向主机241发送了一个RST。这种情况很常见。特别是服务器程序core dump之后重启之前连续出现RST的情况会经常发生。



当然在某些操作系统的主机上，未必是这样的表现。比如向一台WINDOWS7的主机发送一个连接不存在的端口的请求，这台主机就不会回应。

2 请求超时

曾经遇到过这样一个情况:一个客户端连接服务器，connect返回-1并且error=EINPROGRESS。 直接telnet发现网络连接没有问题。ping没有出现丢包。用抓包工具查看，客户端是在收到服务器发出的SYN之后就莫名其妙的发送了RST。
比如像下面这样：



有89、27两台主机。主机89向主机27发送了一个SYN，表示希望连接8888端口，主机27回应了主机89一个SYN表示可以连接。但是主机27却很不友好，莫名其妙的发送了一个RST表示我不想连接你了。
后来经过排查发现，在主机89上的程序在建立了socket之后，用setsockopt的SO_RCVTIMEO选项设置了recv的超时时间为100ms。而我们看上面的抓包结果表示，从主机89发出SYN到接收SYN的时间多达110ms。（从15:01:27.799961到15:01:27.961886， 小数点之后的单位是微秒）。因此主机89上的程序认为接收超时，所以发送了RST拒绝进一步发送数据。

3 提前关闭

关于TCP，我想我们在教科书里都读到过一句话，'TCP是一种可靠的连接'。 而这可靠有这样一种含义，那就是操作系统接收到的来自TCP连接中的每一个字节，我都会让应用程序接收到。如果应用程序不接收怎么办？你猜对了，RST。
看两段程序：

[code=plain]//server.c

int main(int argc, char** argv)
{
int listen_fd, real_fd;
struct sockaddr_in listen_addr, client_addr;
socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);
listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(listen_fd == -1)
{
perror("socket failed ");
return -1;
}
bzero(&listen_addr,sizeof(listen_addr));
listen_addr.sin_family = AF_INET;
listen_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
listen_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
bind(listen_fd,(struct sockaddr *)&listen_addr, len);
listen(listen_fd, WAIT_COUNT);
while(1)
{
real_fd = accept(listen_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &len);
if(real_fd == -1)
{
perror("accpet fail ");
return -1;
}
if(fork() == 0)
{
close(listen_fd);
char pcContent[4096];
read(real_fd,pcContent,4096);
close(real_fd);
exit(0);
}
close(real_fd);
}
return 0;
}

这一段是server的最简单的代码。逻辑很简单，监听一个TCP端口然后当有客户端来连接的时候fork一个子进程来处理。注意看的是这一段fork里面的处理：

[code=plain]char pcContent[4096];
read(real_fd,pcContent,4096);
close(real_fd);

每次只是读socket的前4096个字节，然后就关闭掉连接。

然后再看一下client的代码：

[code=plain]//client.c
int main(int argc, char** argv)
{
int send_sk;
struct sockaddr_in s_addr;
socklen_t len = sizeof(s_addr);
send_sk = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(send_sk == -1)
{
perror("socket failed ");
return -1;
}
bzero(&s_addr, sizeof(s_addr));
s_addr.sin_family = AF_INET;

inet_pton(AF_INET,SER_IP,&s_addr.sin_addr);
s_addr.sin_port = htons(SER_PORT);
if(connect(send_sk,(struct sockaddr*)&s_addr,len) == -1)
{
perror("connect fail ");
return -1;
}
char pcContent[5000]={0};
write(send_sk,pcContent,5000);
sleep(1);
close(send_sk);
}

这段代码更简单，就是打开一个socket然后连接一个服务器并发送5000个字节。刚才我们看服务器的代码，每次只接收4096个字节，那么就是说客户端发送的剩下的4个字节服务端的应用程序没有接收到，服务器端的socket就被关闭掉，这种情况下会发生什么状况呢，还是抓包看一看。




前三行就是TCP的3次握手，从第四行开始看，客户端的49660端口向服务器的9877端口发送了5000个字节的数据，然后服务器端发送了一个ACK进行了确认，紧接着服务器向客户端发送了一个RST断开了连接。和我们的预期一致。

4 在一个已关闭的socket上收到数据

如果某个socket已经关闭，但依然收到数据也会产生RST。
代码如下：
客户端：

[code=plain]int main(int argc, char** argv)
{
int send_sk;
struct sockaddr_in s_addr;
socklen_t len = sizeof(s_addr);
send_sk = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(send_sk == -1)
{
perror("socket failed  ");
return -1;
}
bzero(&s_addr, sizeof(s_addr));
s_addr.sin_family = AF_INET;

inet_pton(AF_INET,SER_IP,&s_addr.sin_addr);
s_addr.sin_port = htons(SER_PORT);
if(connect(send_sk,(struct sockaddr*)&s_addr,len) == -1)
{
perror("connect fail  ");
return -1;
}
char pcContent[4096]={0};
write(send_sk,pcContent,4096);
sleep(1);
write(send_sk,pcContent,4096);
close(send_sk);
}

服务端：

[code=plain]int main(int argc, char** argv)
{
int listen_fd, real_fd;
struct sockaddr_in listen_addr, client_addr;
socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);
listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(listen_fd == -1)
{
perror("socket failed   ");
return -1;
}
bzero(&listen_addr,sizeof(listen_addr));
listen_addr.sin_family = AF_INET;
listen_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
listen_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
bind(listen_fd,(struct sockaddr *)&listen_addr, len);
listen(listen_fd, WAIT_COUNT);
while(1)
{
real_fd = accept(listen_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &len);
if(real_fd == -1)
{
perror("accpet fail  ");
return -1;
}
if(fork() == 0)
{
close(listen_fd);
char pcContent[4096];
read(real_fd,pcContent,4096);
close(real_fd);
exit(0);
}
close(real_fd);
}
return 0;
}

客户端在服务端已经关闭掉socket之后，仍然在发送数据。这时服务端会产生RST。

总结

总结，本文讲了几种TCP连接中出现RST的情况。实际上肯定还有无数种的RST发生，我以后会慢慢收集把更多的例子加入这篇文章。

参考文献：

1 从TCP协议的原理来谈谈RST攻击 http://russelltao.iteye.com/blog/1405349
2 TCP客户-服务器程序例子http://blog.csdn.net/youkuxiaobin/article/details/6917880