美團(tuán)二面：TCP 四次揮手，可以變成三次嗎？
[導(dǎo)讀]客戶端主動(dòng)調(diào)用關(guān)閉連接的函數(shù)，于是就會(huì)發(fā)送 FIN 報(bào)文，這個(gè) FIN 報(bào)文代表客戶端不會(huì)再發(fā)送數(shù)據(jù)了，進(jìn)入 FIN_WAIT_1 狀態(tài)；
為什么 TCP 揮手需要四次？
- 客戶端主動(dòng)調(diào)用關(guān)閉連接的函數(shù)，于是就會(huì)發(fā)送 FIN 報(bào)文，這個(gè) FIN 報(bào)文代表客戶端不會(huì)再發(fā)送數(shù)據(jù)了，進(jìn)入 FIN_WAIT_1 狀態(tài)；
- 服務(wù)端收到了 FIN 報(bào)文，然后馬上回復(fù)一個(gè) ACK 確認(rèn)報(bào)文，此時(shí)服務(wù)端進(jìn)入 CLOSE_WAIT 狀態(tài)。在收到 FIN 報(bào)文的時(shí)候，TCP 協(xié)議棧會(huì)為 FIN 包插入一個(gè)文件結(jié)束符 EOF 到接收緩沖區(qū)中，服務(wù)端應(yīng)用程序可以通過(guò) read 調(diào)用來(lái)感知這個(gè) FIN 包，這個(gè) EOF 會(huì)被放在已排隊(duì)等候的其他已接收的數(shù)據(jù)之后，所以必須要得繼續(xù) read 接收緩沖區(qū)已接收的數(shù)據(jù)；
- 接著，當(dāng)服務(wù)端在 read 數(shù)據(jù)的時(shí)候，最后自然就會(huì)讀到 EOF，接著 read() 就會(huì)返回 0，這時(shí)服務(wù)端應(yīng)用程序如果有數(shù)據(jù)要發(fā)送的話，就發(fā)完數(shù)據(jù)后才調(diào)用關(guān)閉連接的函數(shù)，如果服務(wù)端應(yīng)用程序沒(méi)有數(shù)據(jù)要發(fā)送的話，可以直接調(diào)用關(guān)閉連接的函數(shù)，這時(shí)服務(wù)端就會(huì)發(fā)一個(gè) FIN 包，這個(gè) FIN 報(bào)文代表服務(wù)端不會(huì)再發(fā)送數(shù)據(jù)了，之后處于 LAST_ACK 狀態(tài)；
- 客戶端接收到服務(wù)端的 FIN 包，并發(fā)送 ACK 確認(rèn)包給服務(wù)端，此時(shí)客戶端將進(jìn)入 TIME_WAIT 狀態(tài)；
- 服務(wù)端收到 ACK 確認(rèn)包后，就進(jìn)入了最后的 CLOSE 狀態(tài)；
- 客戶端經(jīng)過(guò) 2MSL 時(shí)間之后，也進(jìn)入 CLOSE 狀態(tài)；
為什么 TCP 揮手需要四次呢？
- 如果服務(wù)端應(yīng)用程序有數(shù)據(jù)要發(fā)送的話，就發(fā)完數(shù)據(jù)后，才調(diào)用關(guān)閉連接的函數(shù)；
- 如果服務(wù)端應(yīng)用程序沒(méi)有數(shù)據(jù)要發(fā)送的話，可以直接調(diào)用關(guān)閉連接的函數(shù)，
FIN 報(bào)文一定得調(diào)用關(guān)閉連接的函數(shù)，才會(huì)發(fā)送嗎？
粗暴關(guān)閉 vs 優(yōu)雅關(guān)閉
- close 函數(shù)，同時(shí) socket 關(guān)閉發(fā)送方向和讀取方向，也就是 socket 不再有發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的能力。如果有多進(jìn)程/多線程共享同一個(gè) socket，如果有一個(gè)進(jìn)程調(diào)用了 close 關(guān)閉只是讓 socket 引用計(jì)數(shù) -1，并不會(huì)導(dǎo)致 socket 不可用，同時(shí)也不會(huì)發(fā)出 FIN 報(bào)文，其他進(jìn)程還是可以正常讀寫(xiě)該 socket，直到引用計(jì)數(shù)變?yōu)?0，才會(huì)發(fā)出 FIN 報(bào)文。
-
shutdown 函數(shù)，可以指定 socket 只關(guān)閉發(fā)送方向而不關(guān)閉讀取方向，也就是 socket 不再有發(fā)送數(shù)據(jù)的能力，但是還是具有接收數(shù)據(jù)的能力。如果有多進(jìn)程/多線程共享同一個(gè) socket，shutdown 則不管引用計(jì)數(shù)，直接使得該 socket 不可用，然后發(fā)出 FIN 報(bào)文，如果有別的進(jìn)程企圖使用該 socket，將會(huì)受到影響。
- 如果是讀操作，則會(huì)返回 RST 的報(bào)錯(cuò)，也就是我們常見(jiàn)的Connection reset by peer。
- 如果是寫(xiě)操作，那么程序會(huì)產(chǎn)生 SIGPIPE 信號(hào)，應(yīng)用層代碼可以捕獲并處理信號(hào)，如果不處理，則默認(rèn)情況下進(jìn)程會(huì)終止，異常退出。
什么情況會(huì)出現(xiàn)三次揮手？
什么是 TCP 延遲確認(rèn)機(jī)制？
- 當(dāng)有響應(yīng)數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，ACK 會(huì)隨著響應(yīng)數(shù)據(jù)一起立刻發(fā)送給對(duì)方
- 當(dāng)沒(méi)有響應(yīng)數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，ACK 將會(huì)延遲一段時(shí)間，以等待是否有響應(yīng)數(shù)據(jù)可以一起發(fā)送
- 如果在延遲等待發(fā)送 ACK 期間，對(duì)方的第二個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文又到達(dá)了，這時(shí)就會(huì)立刻發(fā)送 ACK
- 最大延遲確認(rèn)時(shí)間是 200 ms （1000/5）
- 最短延遲確認(rèn)時(shí)間是 40 ms （1000/25）
怎么關(guān)閉 TCP 延遲確認(rèn)機(jī)制？
// 1 表示開(kāi)啟 TCP_QUICKACK，即關(guān)閉 TCP 延遲確認(rèn)機(jī)制 int value = 1; setsockopt(socketfd, IPPROTO_TCP, TCP_QUICKACK, (char*)& value, sizeof(int));
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
實(shí)驗(yàn)一
當(dāng)被動(dòng)關(guān)閉方（上圖的服務(wù)端）在 TCP 揮手過(guò)程中，「沒(méi)有數(shù)據(jù)要發(fā)送」并且「開(kāi)啟了 TCP 延遲確認(rèn)機(jī)制」，那么第二和第三次揮手就會(huì)合并傳輸，這樣就出現(xiàn)了三次揮手。
#include #include #include #include #include #include #include #include #include #define MAXLINE 1024 int main(int argc, char *argv[]) { // 1. 創(chuàng)建一個(gè)監(jiān)聽(tīng) socket int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(listenfd < 0) { fprintf(stderr, "socket error : %s\n", strerror(errno)); return -1; } // 2. 初始化服務(wù)器地址和端口 struct sockaddr_in server_addr; bzero(&server_addr, sizeof(struct sockaddr_in)); server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); server_addr.sin_port = htons(8888); // 3. 綁定地址+端口 if(bind(listenfd, (struct sockaddr *)(&server_addr), sizeof(struct sockaddr)) < 0) { fprintf(stderr,"bind error:%s\n", strerror(errno)); return -1; } printf("begin listen....\n"); // 4. 開(kāi)始監(jiān)聽(tīng) if(listen(listenfd, 128)) { fprintf(stderr, "listen error:%s\n\a", strerror(errno)); exit(1); } // 5. 獲取已連接的socket struct sockaddr_in client_addr; socklen_t client_addrlen = sizeof(client_addr); int clientfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_addrlen); if(clientfd < 0) { fprintf(stderr, "accept error:%s\n\a", strerror(errno)); exit(1); } printf("accept success\n"); char message[MAXLINE] = {0}; while(1) { //6. 讀取客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù) int n = read(clientfd, message, MAXLINE); if(n < 0) { // 讀取錯(cuò)誤 fprintf(stderr, "read error:%s\n\a", strerror(errno)); break; } else if(n == 0) { // 返回 0 ，代表讀到 FIN 報(bào)文 fprintf(stderr, "client closed \n"); close(clientfd); // 沒(méi)有數(shù)據(jù)要發(fā)送，立馬關(guān)閉連接 break; } message[n] = 0; printf("received %d bytes: %s\n", n, message); } close(listenfd); return 0; }
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