tcp尴尬的CLOSE_WAIT状态以及应对策略

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CLOSE_WAIT状态的生成原因

重用本地地址和端口

从容关闭还是强行关闭?

总结

摘要:本文阐述了为何socket连接锁定在CLOSE_WAIT状态,以及通过什么措施力求避免这种情况。

不久前,我的Socket Client程序遇到了一个非常尴尬的错误。它本来应该在一个socket长连接上持续不断地向服务器发送数据,如果socket连接断开,那么程序会自动不断地重试建立连接。

有一天发现程序在不断尝试建立连接,但是总是失败。用netstat查看,这个程序竟然有上千个socket连接处于CLOSE_WAIT状态,以至于达到了上限,所以无法建立新的socket连接了。

为什么会这样呢?

它们为什么会都处在CLOSE_WAIT状态呢?
CLOSE_WAIT状态的生成原因

首先我们知道,如果我们的Client程序处于CLOSE_WAIT状态的话,说明套接字是被动关闭的!

因为如果是Server端主动断掉当前连接的话,那么双方关闭这个TCP连接共需要四个packet:

       Server  —  FIN  —  Client

       Server  —  ACK  —  Client

    这时候Server端处于FIN_WAIT_2状态;而我们的程序处于CLOSE_WAIT状态。

       Server  —  FIN  —  Client

这时Client发送FIN给Server,Client就置为LAST_ACK状态。

        Server  —  ACK  —  Client

Server回应了ACK,那么Client的套接字才会真正置为CLOSED状态。

我们的程序处于CLOSE_WAIT状态,而不是LAST_ACK状态,说明还没有发FIN给Server,那么可能是在关闭连接之前还有许多数据要发送或者其他事要做,导致没有发这个FIN packet。

原因知道了,那么为什么不发FIN包呢,难道会在关闭己方连接前有那么多事情要做吗?

elssann举例说,当对方调用closesocket的时候,我的程序正在调用recv中,这时候有可能对方发送的FIN包我没有收到,而是由TCP代回了一个ACK包,所以我这边套接字进入CLOSE_WAIT状态。

所以他建议在这里判断recv函数的返回值是否已出错,是的话就主动closesocket,这样防止没有接收到FIN包。

因为前面我们已经设置了recv超时时间为30秒,那么如果真的是超时了,这里收到的错误应该是WSAETIMEDOUT,这种情况下也可以主动关闭连接的。

还有一个问题,为什么有数千个连接都处于这个状态呢?难道那段时间内,服务器端总是主动拆除我们的连接吗?

不管怎么样,我们必须防止类似情况再度发生!

首先,我们要保证原来的端口可以被重用,这可以通过设置SO_REUSEADDR套接字选项做到:

重用本地地址和端口

以前我总是一个端口不行,就换一个新的使用,所以导致让数千个端口进入CLOSE_WAIT状态。如果下次还发生这种尴尬状况,我希望加一个限定,只是当前这个端口处于CLOSE_WAIT状态!

在调用

sockConnected = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

之后,我们要设置该套接字的选项来重用:
允许重用本地地址和端口

这样的好处是,即使socket断了,调用前面的socket函数也不会占用另一个,而是始终就是一个端口

这样防止socket始终连接不上,那么按照原来的做法,会不断地换端口。

int nREUSEADDR = 1;

setsockopt(sockConnected,

              SOL_SOCKET,

              SO_REUSEADDR,

              (const char)&nREUSEADDR,

              sizeof(int));

教科书上是这么说的:这样,假如服务器关闭或者退出,造成本地地址和端口都处于TIME_WAIT状态,那么SO_REUSEADDR就显得非常有用。

也许我们无法避免被冻结在CLOSE_WAIT状态永远不出现,但起码可以保证不会占用新的端口。

其次,我们要设置SO_LINGER套接字选项:
从容关闭还是强行关闭?

LINGER是“拖延”的意思。

默认情况下(Win2k),SO_DONTLINGER套接字选项的是1;SO_LINGER选项是,linger为{l_onoff:0,l_linger:0}。

如果在发送数据的过程中(send()没有完成,还有数据没发送)而调用了closesocket(),以前我们一般采取的措施是“从容关闭”:

因为在退出服务或者每次重新建立socket之前,我都会先调用

先将双向的通讯关闭

     shutdown(sockConnected, SD_BOTH);

      安全起见,每次建立Socket连接前,先把这个旧连接关闭

closesocket(sockConnected);

我们这次要这么做:

设置SO_LINGER为零(亦即linger结构中的l_onoff域设为非零,但l_linger为0),便不用担心closesocket调用进入“锁定”状态(等待完成),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“强行关闭”,因为套接字的虚电路立即被复位,尚未发出的所有数据都会丢失。在远端的recv()调用都会失败,并返回WSAECONNRESET错误。

在connect成功建立连接之后设置该选项:
linger m_sLinger;

m_sLinger.l_onoff = 1;   (在closesocket()调用,但是还有数据没发送完毕的时候容许逗留)

m_sLinger.l_linger = 0;  (容许逗留的时间为0秒)

setsockopt(sockConnected,

         SOL_SOCKET,

         SO_LINGER,

         (const char)&m_sLinger,

         sizeof(linger));

总结

也许我们避免不了CLOSE_WAIT状态冻结的再次出现,但我们会使影响降到最小,希望那个重用套接字选项能够使得下一次重新建立连接时可以把CLOSE_WAIT状态踢掉。



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