本文主要探究
tcp連接建立和釋放過程中的狀態(tài)演變
TCP連接的建立
其實這張圖已經(jīng)說得很清楚了，客戶端應(yīng)用程序調(diào)用connect導(dǎo)致TCP發(fā)送一個SYN報文段肩刃，服務(wù)器端有一個監(jiān)聽套接字祟霍，該監(jiān)聽套接字收到SYN后，在待連接套接字隊列中插入一項盈包，然后發(fā)送SYN和對客戶端確認(rèn)的ACK(注意到ACK序列號總是和目前等待接收的序列號相同沸呐，此圖中客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)僅僅只有SYN 1個字節(jié)，所以在SYN的序列號J的基礎(chǔ)上加1得到ACK的序列號呢燥，如果是其他數(shù)據(jù)報文段崭添，那么報文段實際長度為多少，確認(rèn)序列號就在該報文段的序列號基礎(chǔ)上加多少)叛氨『粼客戶端接收到該SYN和ACK以后,connect調(diào)用就成功返回，同時向服務(wù)端發(fā)送ACK寞埠。服務(wù)端接收到客戶端發(fā)送的ACK之后屁置，就將該連接從待連接套接字隊列移到已連接套接字隊列，等待accept調(diào)用從已連接套接字隊列中取出仁连。注意到accept總是對已連接套接字隊列執(zhí)行pop操作蓝角，因此accept得到的總是三路握手已完成，連接已建立的套接字饭冬，可以說即使不調(diào)用accept使鹅，這個已連接的套接字也已經(jīng)存在于系統(tǒng)中。那么如果客戶端在三路握手完成之后昌抠，accept調(diào)用之前crash掉怎么辦患朱，有些系統(tǒng)對accept之前crash掉的連接在內(nèi)核層面已經(jīng)解決，所以accept不會看到這種狀態(tài)的出現(xiàn)扰魂，另一些對已經(jīng)crash掉的連接調(diào)用accept則返回ECONNABORT錯誤麦乞，因此蕴茴，最保險的做法是檢查ECONNABORT錯誤，如果檢查到該錯誤姐直，直接進(jìn)行下一次accept就行倦淀。
TCP連接的釋放
從這個圖可以看到客戶端調(diào)用close，導(dǎo)致內(nèi)核發(fā)送FIN主動發(fā)起結(jié)束連接的第一次揮手声畏，同時進(jìn)入FIN_WAIT1狀態(tài)撞叽，服務(wù)器端接收到這個FIN之后發(fā)送ACK同時進(jìn)入到CLOSE_WAIT狀態(tài)，客戶端接收到服務(wù)器對自己發(fā)送的FIN確認(rèn)之后進(jìn)入FIN_WAIT2狀態(tài)插龄，直到服務(wù)器程序也調(diào)用close導(dǎo)致TCP發(fā)送FIN愿棋，服務(wù)器進(jìn)入LAST_ACK狀態(tài)，客戶端接收到這個FIN之后均牢，發(fā)送對服務(wù)器端ACK的確認(rèn)糠雨，同時進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)。注意到由于TCP的延遲確認(rèn)機(jī)制徘跪，如果服務(wù)器接收到客戶端的FIN后甘邀，及時調(diào)用close，會使得對客戶端的確認(rèn)ACK和服務(wù)器自己的FIN同時發(fā)送垮庐，四次揮手變?yōu)槿巍?/p>
首先看這個TIME_WAIT狀態(tài)的必要性松邪，第一，假定客戶端發(fā)送給服務(wù)器的最后一個ACK丟包（這是完全有可能的）哨查，此時服務(wù)器會不斷重傳最后一個FIN逗抑，而客戶端已經(jīng)沒有關(guān)于這個連接的任何信息，因此
會導(dǎo)致服務(wù)器處于錯誤狀態(tài)寒亥。第二邮府，如果客戶端另一個進(jìn)程馬上占用掉剛剛關(guān)閉的套接字端口號，此時服務(wù)器在上一個連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)由于網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生延時溉奕，剛好到達(dá)該端口挟纱，被新的連接讀取，就會出現(xiàn)串話現(xiàn)象腐宋。因此紊服，這個TIME_WAIT狀態(tài)一般持續(xù)2MSL時長，以保證上一個連接的所有報文都已發(fā)送完畢胸竞。和連接
操作永遠(yuǎn)是由客戶端來主動發(fā)起的不同欺嗤，主動關(guān)閉操作也可以由服務(wù)器來進(jìn)行(例如WEB服務(wù)器)，因此當(dāng)服務(wù)器應(yīng)當(dāng)避免TIME_WAIT的出現(xiàn)卫枝，或者縮短TIME_WAIT的時延煎饼，因為每一個TIME_WAIT都是沒有釋放資源的連接，此狀態(tài)過多會導(dǎo)致服務(wù)器資源消耗嚴(yán)重校赤，而且由于服務(wù)器必要時需要極短時間內(nèi)重啟吆玖，TIME_WAIT也會使得服務(wù)器由于端口仍被占用導(dǎo)致短時間內(nèi)重啟失敗筒溃。
TCP連接中的一些臨界情況
(1) A,B兩個主機(jī)上的進(jìn)程a,b已經(jīng)通過TCP建立連接c，然后主機(jī)A,B之間的網(wǎng)絡(luò)硬件連接出現(xiàn)故障沾乘，此時a進(jìn)程會處于何種狀態(tài)怜奖？
如果網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障期間a進(jìn)程永遠(yuǎn)不通過c連接對b進(jìn)程發(fā)送數(shù)據(jù)，那么a進(jìn)程就永遠(yuǎn)不會知道這件事的發(fā)生翅阵，A主機(jī)上為a,b兩個進(jìn)程建立的連接將會永遠(yuǎn)存在歪玲，這就好像a,b兩個人只能通過有線電話聯(lián)系，突然有一天連接到b的電話線斷了掷匠，那么只要a不給b打電話滥崩，他就永遠(yuǎn)不知道b的電話線斷了。這里有一個服務(wù)器編程中需要注意的問題是讹语，如果服務(wù)器程序一直只是監(jiān)聽客戶端的請求并作出回復(fù)钙皮，那么如果客戶端在連接建立之后出現(xiàn)這種網(wǎng)絡(luò)硬件故障導(dǎo)致連接實際不可用的情況，服務(wù)器將永遠(yuǎn)不會覺察到這種狀態(tài)顽决，實際不可用的連接c將會永遠(yuǎn)存在株灸，其所占有的資源也就永遠(yuǎn)不會釋放。那么如果故障期間a進(jìn)程通過c給b進(jìn)程發(fā)送數(shù)據(jù)呢擎值？這時候TCP發(fā)送該數(shù)據(jù)，由于收不到b的確認(rèn)逐抑，因此不斷重傳直到超時鸠儿，(或者收到某個中間路由器回復(fù)的目的不可達(dá)），此時TCP就知道b已經(jīng)掛了或者到b之間的網(wǎng)絡(luò)硬件出現(xiàn)故障了厕氨，就可以通知應(yīng)用程序處理這個事件进每。這也是TCP中KEEPALIVE存在的意義（如果一個連接上較長時間沒有接受和發(fā)送數(shù)據(jù)，設(shè)置了KEEPALIVE選項的TCP會發(fā)送泵活報文段田晚，收到確認(rèn)就當(dāng)什么事兒也沒有，如果超時或者收到destination unreachable国葬，就通知應(yīng)用程序處理該事件贤徒。那么如果拔掉網(wǎng)線后馬上連接，而且保證此時a汇四，b兩個進(jìn)程沒有互相發(fā)送數(shù)據(jù)接奈，會發(fā)生什么？答案是一切正常通孽，就好像a,b兩個人在電話線路斷掉的時候互相之間沒有打過電話序宦，等到他們打電話時，電話線路已經(jīng)被電信部門修好了背苦，那么a互捌，b就永遠(yuǎn)不知道電話線斷掉的這個事情潘明。
(2) A,B兩個主機(jī)上的進(jìn)程a,b已經(jīng)通過TCP建立連接c，b進(jìn)程一直在忙別的事情（比如阻塞在別的IO上面)秕噪，在此期間a進(jìn)程調(diào)用了close钳降，會發(fā)生什么？
如果b進(jìn)程在忙完別的事情后馬上讀取c連接上的數(shù)據(jù)巢价，那么讀到FIN并調(diào)用close正常關(guān)閉連接牲阁。如果b進(jìn)程還要往c連接上寫數(shù)據(jù)會發(fā)送什么？第一次寫數(shù)據(jù)是可以正常進(jìn)行的壤躲，因為TCP是雙向連接城菊，因此b接收到a的FIN會認(rèn)為a不會再發(fā)送數(shù)據(jù)，但并不以為著不能向a寫數(shù)據(jù)碉克，a進(jìn)程接收到b發(fā)送來的（非期望的）數(shù)據(jù)后凌唬，會給b進(jìn)程發(fā)送一個RST，只要b進(jìn)程的下一次寫操作發(fā)生在接收到a的RST之前漏麦，寫操作一直會正常進(jìn)行客税。直到接收到a的RST之后，在對a進(jìn)行寫操作撕贞，會返回返回EPIPE錯誤更耻，同時出發(fā)SIG_PIPE信號（默認(rèn)終止進(jìn)程），因此服務(wù)器程序一般要忽略SIG_PIPE信號捏膨，并對EPIPE錯誤進(jìn)行處理秧均。
(3) A,B兩個主機(jī)上的進(jìn)程a,b已經(jīng)通過TCP建立連接c,此時B主機(jī)突然斷電宕機(jī)，然后馬上重啟（假定b程序是開機(jī)自動啟動的服務(wù)器程序）号涯，此時a進(jìn)程往b進(jìn)程寫數(shù)據(jù)會發(fā)生什么目胡？
由于B的宕機(jī)，b進(jìn)程不會再crash時給a發(fā)送FIN链快，所以a進(jìn)程在給b進(jìn)程寫數(shù)據(jù)之前是不會感知到這一現(xiàn)象誉己，等到B主機(jī)接收到a進(jìn)程發(fā)來的數(shù)據(jù)時（這是可以的，因為B主機(jī)已經(jīng)重啟）域蜗，b進(jìn)程由于crash導(dǎo)致關(guān)于a巨双，b之間的連接c的任何信息都已不存在，所以B主機(jī)找不到這樣一個連接霉祸，因此會讓a進(jìn)程重新連接炉峰，a進(jìn)程返回ECONNREST錯誤。
