TCP连接关闭总结

由于涉及面太广，只作简单整理，有兴趣的可参考《UNIX Networking Programming》volum 1, Section 5.7, 5.12, 5.14, 5.15, 6.6 以及7.5 SO_LINGER选项。

以一个简单的echo服务器为例，客户端从标准输入读入字符，发送给服务器，服务器收到后再原样返回，客户端收到后打印到标准输出。

那么，关于套接字的关闭有以下几种情形：

1，客户端关闭连接：

1.1，客户端调用close()

1.2，客户端进程关闭

1.3，客户端调用shutdown()

1.4，客户端调用close()+SO_LINGER选项

1.5，客户端崩溃

2，服务器关闭连接：

2.1，服务器调用close()

2.2，服务器进程关闭

2.3，服务器崩溃

2.4，服务器崩溃+SO_KEEPALIVE选项

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1.1与1.2等价，就算客户端进程关闭，系统内核也会自动close(socket)，且注意，当socket引用为0时才会真正调用close()，close()总是立即返回的，然后由系统尝试发送完内核缓冲区内的所有数据，接着才发送FIN。

说道这里，不得不谈谈TCP连接关闭的四次握手。可以看成是2组FIN, ACK。主动关闭的一方先发送FIN，收到ACK后，进入FIN_WAIT2状态，此时也叫做“半关闭”状态，特别须要注意的是，此时客户端套接字依然可以接收数据包，但是不能发送数据包。 被动关闭的一方，此时收到FIN了，一般情况下都是由于read(socket)返回0，然后得知对方关闭，close(socket)后，另外一组FIN，ACK随之产生，此时主动方进入TIME_WAIT状态。即四次握手完成。

以上即是正常情况下连接关闭的情形。

再看看1.3，shutdown()与close()主要有3点区别：

shutdown()不理会引用计数与内核缓冲区内剩余待发数据包，直接发送FIN；

shutdown()可以只关闭套接字某个方向的连接，例如关闭发送，关闭接收，或者2者都关闭；

实际上shutdown(write)后，就是上面说的半关闭情形，依然可以完成四次握手。

再看看1.4，为什么要设置SO_LINGER呢

SO_LINGER的目的就是改变close()的默认行为，可以决定close()在哪个状态返回，或者让套接字立即发送RST，从而没有FIN的发送。接收方返回ECONNRESET错误，连接直接关闭。

再来总结下1.1-1.4，这么多关闭连接的方式，那么什么方式才是最好的呢？

择优选择的方式当然是考虑最恶劣的情况，对方主机崩溃或网络故障导致数据包传输停滞。

RST不用考虑了，直接TIME_WAIT状态都没，如果有网络故障，可能下次创建的套接字还会接收到已经被销毁的套接字的数据报。

close()不能保证对方一定收到FIN。

close()+SO_LINGER虽然能控制close()在收到ACK后返回，依然不能保证四次握手完成。

shutdown()先进入半关闭状态，再调用read()，返回0（收到对方FIN）则说明四次握手正常进行，此为最优方式。

其实仔细想想，一般情况也不用这么麻烦，拿网游服务器来说，客户端close()后，就算服务器不知道，那么这种情况归为1.5讨论；如果是服务端close()而客户端不知道，那么归为2.3讨论。总之都有解决办法。。

现在再讨论1.5，很简单，服务端加入链路异常检测机制即可，这也是所有大型TCP服务器必备的机制，定时发送小数据包检测客户端是否有异常退出。

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服务器关闭连接方面：

2.1，2.2等价，一般情况下也与1.1，1.2等价，只是主动关闭方是服务器了。

但是，在我们讨论的例子里，客户端要从标准输入读字符，这是阻塞方式，服务端关闭连接后，客户端无法知道，因为它阻塞在标准输入了，当我们再次输入字符，并发送，收到FIN或RST，此时客户端才关闭。总之，客户端由于某种原因，不能及时调用read()，所以无法得知服务器关闭了连接。

2.3，服务器崩溃，客户端由于一直收不到ACK，会一直尝试发送数据，标准socket大概是9分钟后才会返回错误。

2.3，服务器崩溃，客户端又长时间与服务器没有数据交互，此时设置SO_KEEPALIVE选项可得知。

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后记：网络是门复杂的学问，由此TCP连接的关闭可见一斑。普通程序员通常不会考虑这么细致，但是我相信这些问题一直困扰着他们。

补充说明：经试验，在Windows平台，1.2  2.2情况等同于close()+SO_LINGER选项直接发送RST，可能由于系统必须及时清理资源吧，这点与linux是不同的，有兴趣的可以试试。。