关于close和shutdown
我们知道TCP是全双工的,可以在接收数据的同时发送数据。
假设有主机A在和主机B通信,可以认为是在两者之间存在两个管道。就像这样:
A ---------> B
A <--------- B
1.close
close可以用来关闭一个文件描述符。也就可以用来关闭一个套接字。
当关闭一个套接字时,该套接字不能再由调用进程使用。如果调用进程再去read、write就会出错。
我们知道关闭一个socket描述符时,会给对方发送一个FIN数据段。比如在主机A中close了与主机B通信的sockA。相当于终止了全双工的那两个管道。而从传输层来看,TCP会尝试将目前发送缓冲区中积压的数据发到链路层上,然后才会发起TCP的4次挥手以彻底关闭TCP连接。
之后在主机A中就不能用sockA来接收数据和发送数据了,同时由于是面向连接的。之前与sockA连接的sockB也收不到数据了。
如果依然通过sockB往主机A上写数据,开始会触发一个RST重连包,然后会收到一个SIGPIPE信号。
但是如果存在父子进程共用socket描述符的时候(比如fork了一个子进程),父子进程都有相同数值的文件描述符,且都是打开的。这时候去关闭父进程中的描述符并不会发送FIN包给对方。只有子进程也关闭了才会发送FIN。
原因在于,fork时,父子进程共享着套接字,套接字描述符的引用计数记录着共享着的进程个数。fork一次时相当于引用计数为2了。这时候去关闭一个,只会让引用计数减一。只有当引用计数为0时(也就是子进程也close了),才会发送FIN给连接方。
(就有点像windows下的句柄handle,是一个内核对象,当每被打开一次时,引用计数就会加一,CloseHandle时引用计数减一,若引用计数为0时,操作系统会回收这个内核对象)
2.shutdown
也可以用来关闭TCP数据传输的一个或两个方向。
原型:
SYNOPSIS
#include <sys/socket.h>int shutdown(int sockfd, int how);
DESCRIPTION
The shutdown() call causes all or part of a full-duplex connection on
the socket associated with sockfd to be shut down. If how is SHUT_RD,
further receptions will be disallowed. If how is SHUT_WR, further
transmissions will be disallowed. If how is SHUT_RDWR, further recep‐
tions and transmissions will be disallowed.RETURN VALUE
On success, zero is returned. On error, -1 is returned, and errno is
set appropriately.
参数:第一个表示socket描述符
第二个表示关闭读还是写。具体有三个值:
1)SHUT_WR:关闭读,表示不能用第一个参数对应的描述符往管道里面写数据了。(但是依然可以写数据)
2)SHUT_RD:关闭写,不能写数据了。(依然可以接收数据)
3)SHUT_RDWR:同时关闭读和写
3.close和shutdown的区别
1)close只会让引用计数减一,只有在引用计数减为零的时候才会给对方发送FIN段来断开连接。而shutdown会直接关闭连接,不受引用计数的限制,这就意味着在多进程中,只有调用了这个关闭了写端,那么其他进程也都不能写了。
2)close会关闭两端,shutdown可以选择关闭某个端。(这点非常有用处,比如主机A和B正在通信,A觉得没数据发送了,想要断开连接。然后A调用了close,那么B的数据也将发不过来,但是可以选择用shutdown关闭写端,这时候可以接收完B发的数据)
4.实例,用于更好的分析理解shutdown的机制:
client从标准输入中接收数据发送给server。server用来接收client的数据,并且回射回去。
这里做一个处理,client发送一次数据之后马上按下Ctrl+D(会导致fgets返回NULL),然后shutdown写端(相当于往server发送了FIN段)。server收到数据后,sleep10s再回射回去。
具体关于下面代码的理解可以参考:http://www.cnblogs.com/xcywt/p/8087677.html
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/select.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h> #include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
#include<signal.h> #define CLIENTCOUNT 100 void sig_recvpipe(int sig)
{
printf("recv pipe = %d\n", sig);
} int main(int argc, char **argv)
{
signal(SIGPIPE, sig_recvpipe);
int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, );
if(listenfd < )
{
perror("socket");
return -;
} unsigned short sport = ;
if(argc == )
{
sport = atoi(argv[]);
}
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
printf("port = %d\n", sport);
addr.sin_port = htons(sport);
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); if(bind(listenfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < )
{
perror("bind");
return -;
} if(listen(listenfd, ) < )
{
perror("listen");
return -;
} struct sockaddr_in connaddr;
int len = sizeof(connaddr); int i = , ret = ;
int client[CLIENTCOUNT];
for(i = ; i<CLIENTCOUNT; i++)
client[i] = -; fd_set rset;
fd_set allset;
FD_ZERO(&rset);
FD_ZERO(&allset);
FD_SET(listenfd, &allset);
int maxfd = listenfd;
int nready = ;
char buf[] = {};
while()
{
rset = allset;
nready = select(maxfd+, &rset, NULL, NULL, NULL);
if(nready == -)
{
perror("select");
return -; }
if(nready == )
{
continue;
} if(FD_ISSET(listenfd, &rset))
{
int conn = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&connaddr, &len);
if(conn < )
{
perror("accept");
return -;
} char strip[] = {};
char *ip = inet_ntoa(connaddr.sin_addr);
strcpy(strip, ip);
printf("new client connect, conn:%d,ip:%s, port:%d\n", conn, strip,ntohs(connaddr.sin_port)); FD_SET(conn, &allset);
if(maxfd < conn) // update maxfd
maxfd = conn; int i = ;
for(i = ; i<CLIENTCOUNT; i++)
{
if(client[i] == -)
{
client[i] = conn;
break;
}
}
if(i == CLIENTCOUNT)
{
printf("to many client connect\n");
exit();
} if(--nready <= )
continue;
}
for(i = ; i < CLIENTCOUNT; i++)
{
if(client[i] == -)
continue;
if(FD_ISSET(client[i], &rset))
{
ret = read(client[i], buf, sizeof(buf));
if(ret == -)
{
perror("read");
return -;
}
else if(ret == )
{
printf("client close remove:%d\n", client[i]);
FD_CLR(client[i], &allset);
close(client[i]);
client[i] = -; // 要在这里移除
} // fputs(buf, stdout);
printf("Recv client%d:%s", client[i], buf);
sleep();
write(client[i], buf, sizeof(buf));
memset(buf, , sizeof(buf)); if(--nready <= )
continue;
}
}
} close(listenfd);
return ;
}
client端:
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/select.h> #include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h> void select_test(int conn)
{
int ret = ;
fd_set rset;
FD_ZERO(&rset); int nready;
int maxfd = conn;
int fd_stdin = fileno(stdin);
if(fd_stdin > maxfd)
{
maxfd = fd_stdin;
} int stdinoff = ;
int len = ;
char readbuf[] = {};
char writebuf[] = {};
while()
{
FD_ZERO(&rset);
if(!stdinoff)
FD_SET(fd_stdin, &rset);
FD_SET(conn, &rset);
nready = select(maxfd+, &rset, NULL, NULL, NULL);
if(nready == -)
{
perror("select");
exit();
}
else if(nready == )
{
continue;
} if(FD_ISSET(conn, &rset))
{
ret = read(conn, readbuf, sizeof(readbuf));
if(ret == )
{
printf("server close1\n");
break;
}
else if(- == ret)
{
perror("read1");
break;
} fputs(readbuf, stdout);
memset(readbuf, , sizeof(readbuf));
} if(FD_ISSET(fd_stdin, &rset))
{
if(fgets(writebuf, sizeof(writebuf), stdin) == NULL)
{
#if 0
printf("After 5s client exit\n");
close(conn);
sleep();
exit(EXIT_FAILURE);
#else
shutdown(conn, SHUT_WR);
stdinoff = ;
#endif
}
else
{
write(conn, writebuf, sizeof(writebuf));
memset(writebuf, , sizeof(writebuf));
}
}
}
close(conn);
} int sockfd = ;
int main(int argc, char **argv)
{
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, );
if(sockfd < )
{
perror("socket");
return -;
} unsigned short sport = ;
if(argc == )
{
sport = atoi(argv[]);
}
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
printf("port = %d\n", sport);
addr.sin_port = htons(sport);
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); if(connect(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < )
{
perror("connect");
return -;
} struct sockaddr_in addr2;
socklen_t len = sizeof(addr2);
if(getpeername(sockfd, (struct sockaddr*)&addr2, &len) < )
{
perror("getsockname");
return -;
} printf("Server: port:%d, ip:%s\n", ntohs(addr2.sin_port), inet_ntoa(addr2.sin_addr)); select_test(sockfd); close(sockfd);
return ;
}
编译运行:
makefile:
CC=gcc
CFLAGS=-Wall -g
LIBS=-lpthread
all:echoser echocli
echoser:server.c
$(CC) $< $(CFLAGS) $(LIBS) -o $@
echocli:client.c
$(CC) $< $(CFLAGS) $(LIBS) -o $@
.PHONY:clean
clean:
rm -f *.o echoser echocli *~
client端运行:
在发送完1111111时马上按下Ctrl+d,将读端关闭。然后会发现10s以后还是可以收到server的数据。
xcy@xcy-virtual-machine:~/test/sock8_shutdown$ ./echocli
port =
Server: port:, ip:127.0.0.1 server close1
xcy@xcy-virtual-machine:~/test/sock8_shutdown$
server端运行:
server收到数据,10s后发送给client。之后还会read返回0,会认为是client关闭了,然后就把套接字关闭了。最后client也能收到read返回0。
xcy@xcy-virtual-machine:~/test/sock8_shutdown$ ./echoser
port =
new client connect, conn:,ip:127.0.0.1, port:
Recv client4:
client close remove:
^C
xcy@xcy-virtual-machine:~/test/sock8_shutdown$
查看TCP状态:
当按下Ctrl+d时去查看状态,下面第2行可以看出来client已经变成CLOSE_WAIT状态了,server变成了FIN_WAIT2.
等10s到了,再去看client变成了TIME_WAIT状态(要保持2MSL)
具体可以参考:十一种状态 http://www.cnblogs.com/xcywt/p/8082428.html
xcy@xcy-virtual-machine:~$ netstat -an | grep
tcp 127.0.0.1: 0.0.0.0:* LISTEN
tcp 127.0.0.1: 127.0.0.1: CLOSE_WAIT
tcp 127.0.0.1: 127.0.0.1: FIN_WAIT2
xcy@xcy-virtual-machine:~$ netstat -an | grep
tcp 127.0.0.1: 0.0.0.0:* LISTEN
tcp 127.0.0.1: 127.0.0.1: TIME_WAIT
xcy@xcy-virtual-machine:~$ netstat -an | grep
xcy@xcy-virtual-machine:~$
我们可以看出来,client可以关闭写端,但是还是可以接收到到server发来的数据。
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