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从一道面试题入手——谈谈socket的关闭
|网络编程
字数: 713|阅读时长: 2 分钟
服务器端创建一个socket，然后listen之后sleep，如果在sleep期间，有客户端connect服务器，服务器是否会醒来？或者怎样？

让我们来做个实验，代码如下(使用windz网络库)：

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// server.cpp
int main(int argc, char **argv)
{
    Socket sockfd(socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0));
    sockfd.Bind(InetAddr(2019));
    sockfd.Listen();
    sleep(20);
}

// client.cpp
int main(int argc, char **argv)
{
    Socket sockfd(socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0));
    sockfd.Connect(InetAddr("127.0.0.1", 2019));
    sleep(10);
}

开两个终端，使用tcpdump抓包和netstat观察状态：

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sudo tcpdump -i lo port 2019
netstat -natp | grep 2019

结果如下：

以此来看，server并不会被唤醒，并且我们知道，一个进程结束时是会关闭它打开的所有fd的，而这里就是关闭socket，对应的就是前两次挥手，客户 sleep 10s，之后关闭，进行第一次挥手，服务器那边则是因为没有accept，直接发送RST终止连接。如果我们在服务器那边添加accpet的话，结果如下：

可看出进行的正常的四次挥手。

那么这些现象涉及到的底层原理有什么呢，简单总结一下：

  • 全连接队列和半连接队列

    每个listen socket有两个队列，就是全连接队列和半连接队列，server收到client的syn后，把连接信息放入syns queue，并回复SYN+ACK，之后收到ACK就从syns queue中拿出队列放入accept queue。

  • TCP连接的关闭细节

close

shutdown

细节都在上面那两张图了。

  • 其他的需要思考的地方

    • 为何第一次握手的序列号是随机的？

      • 首先，如果每个TCP连接的序列号都从1开始的话，那么如果某个序列号为1的报文因为网络原因延迟，然后这个报文过了很久，在新的连接中又出现，服务器是无法区分的。对于不同的连接，应该避免这种情况，而对于同一个连接的两个不同实例，这会导致数据混乱，是更加严重的；
      • 其次，从另一方面来讲，这也是TCP的一个缺陷，如果选择合适的IP地址，端口号，序列号，就可以伪造一个TCP连接中的数据包，进而攻击正常的连接，那么采用随机的初始序列号就能让攻击者难以猜出序列号。

    • 关于netstat的输出

      可以看到Program一列有时候是-，按照前面的分析，可以知道此时这个连接不属于任何进程，这也能一定程度上加深对两个队列的理解：除非你调用accept，否则一个ESTABLISH的连接是不属于任何进程的。

参考资料：

  1. TCP SOCKET中backlog参数的用途是什么？
  2. TCP 三次握手原理，你真的理解吗？
  3. 高性能网络编程4–TCP连接的关闭
SocketLinux