close和SO_LINGER

close函数的作用是关闭套接字，并终止TCP连接。unix网络编程这本书上是这样说的，我觉得这个解释有人会让人产生误解。close了某个socket，该socket就真的必须关闭吗？其实不是，close是将该套接字的引用计数减1，当某个套接字的引用计数为0时，该套接字就被关闭了；不为0，就不会被关闭。多进程并发服务器中会出现这种情况，我开始就误解了。

SO_LINGER套接字选项是用来设置close操作的。直接看代码吧。

[mapan@localhost test]$ ls
client.cpp  makefile  server.cpp
[mapan@localhost test]$ cat server.cpp
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <errno.h>
#include <malloc.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdarg.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#define MAXLINE 4096int main()
{int listenfd,acceptfd;socklen_t  clilen;struct sockaddr_in cliaddr,servaddr;listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);servaddr.sin_family=AF_INET;servaddr.sin_port=htons(8888);servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); bind(listenfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(struct sockaddr_in));listen(listenfd,5);acceptfd=accept(listenfd,(struct sockaddr *)NULL,NULL);char recvbuf[200000];while(1){getchar();read(acceptfd,recvbuf,sizeof(recvbuf));   }getchar();close(listenfd);return 0;
}
[mapan@localhost test]$ cat client.cpp
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <errno.h>
#include <malloc.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdarg.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#define MAXLINE 4096int main()
{int sockfd;struct sockaddr_in servaddr;sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));servaddr.sin_family=AF_INET;servaddr.sin_port=htons(8888);servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");struct linger so_linger;so_linger.l_onoff=0;//so_linger.l_linger=20;setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_LINGER,&so_linger,sizeof(so_linger));  int ret=connect(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));char sendbuf[200000];write(sockfd,sendbuf,sizeof(sendbuf));      close(sockfd);return 0;
}[mapan@localhost test]$ cat makefile
all:server clientserver.o:server.cppg++ -c server.cpp
client.o:client.cppg++ -c client.cpp
server:server.og++ -o server server.o
client:client.og++ -o client client.oclean:rm -f server client *.o
[mapan@localhost test]$

编译并运行，客户端需要打开另一个窗口执行。

[mapan@localhost test]$ make
g++ -c server.cpp
g++ -o server server.o
g++ -c client.cpp
g++ -o client client.o
[mapan@localhost test]$ ./server

运行客户端，并查看网络状态。

[mapan@localhost test]$ ./client
[mapan@localhost test]$

[mapan@localhost ~]$ netstat -na | grep 8888
tcp        0      0 127.0.0.1:8888              0.0.0.0:*                   LISTEN
tcp        0  61101 127.0.0.1:35260             127.0.0.1:8888              FIN_WAIT1
tcp   138900      0 127.0.0.1:8888              127.0.0.1:35260             ESTABLISHED
[mapan@localhost ~]$

可以看到的是close立即返回了，套接字关闭了，但客户端发送缓冲区中仍然还有数据。当服务端接收缓冲区有地方后，这些数据将会由系统自动发送给服务端，但是此时客户端讲不会管服务端是否已接收到数据。l_onoff=0，就是关闭这个套接字选项，默认close操作。注意观察，此时客户端的状态时FIN_WAIT1，就是客户单还没有把数据发送完毕，所以没有接到服务端协议栈返回的ACK，所以客户端为这个状态。

再改变客户端代码：

#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdarg.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#define MAXLINE 4096int main()
{int sockfd;struct sockaddr_in servaddr;sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));servaddr.sin_family=AF_INET;servaddr.sin_port=htons(8888);servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");struct linger so_linger;so_linger.l_onoff=1;so_linger.l_linger=0;setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_LINGER,&so_linger,sizeof(so_linger));  int ret=connect(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));char sendbuf[200000];write(sockfd,sendbuf,sizeof(sendbuf));      getchar();close(sockfd);return 0;
}

还是按照上述操作，编译后启动服务端和客户端。此时会发现客户端卡在getchar()处，查看此时的网络状态。

[mapan@localhost ~]$ netstat -na | grep 8888
tcp        0      0 127.0.0.1:8888              0.0.0.0:*                   LISTEN
tcp   138900      0 127.0.0.1:8888              127.0.0.1:35262             ESTABLISHED
tcp        0  61100 127.0.0.1:35262             127.0.0.1:8888              ESTABLISHED
[mapan@localhost ~]$

客户端的发送缓冲区中还没有数据发送出去，如果是我们说的第一种情况，在客户端按下回车键之后，客户端应该FIN_WAIT1状态。好，我们在客户端按下回车键后看网络状态。

[mapan@localhost ~]$ netstat -na | grep 8888
tcp        0      0 127.0.0.1:8888              0.0.0.0:*                   LISTEN
[mapan@localhost ~]$

看，连接直接断开了。说明close调用后，会丢弃发送缓冲区的内存，并发送一个RST给服务端，从而断开连接，这也避免了time_wait的状态。这也是将 so_linger.l_onoff=1，so_linger.l_linger=0的close效果。

在看客户端代码：

[mapan@localhost test]$ cat client.cpp
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <errno.h>
#include <malloc.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdarg.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#define MAXLINE 4096int main()
{int sockfd;struct sockaddr_in servaddr;sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));servaddr.sin_family=AF_INET;servaddr.sin_port=htons(8888);servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");struct linger so_linger;so_linger.l_onoff=1;so_linger.l_linger=10;setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_LINGER,&so_linger,sizeof(so_linger));  int ret=connect(sockfd,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr));char sendbuf[200000];write(sockfd,sendbuf,sizeof(sendbuf));      //getchar();close(sockfd);return 0;
}

还是重复上述操作，编译运行查看网络状态，此时我将getchar()注释掉了。你会看到客户端会卡在那里，其原因是调用了close函数，但是它不会马上返回，close等待的时间是我们设置的超时时间。看此时的网络状态。

[mapan@localhost ~]$ netstat -na | grep 8888
tcp        0      0 127.0.0.1:8888              0.0.0.0:*                   LISTEN
tcp        0  61101 127.0.0.1:35266             127.0.0.1:8888              FIN_WAIT1
tcp   138900      0 127.0.0.1:8888              127.0.0.1:35266             ESTABLISHED
[mapan@localhost ~]$

当客户端发送缓冲区中的数据全部发送到服务端的协议栈，并且接收到了服务端的ACK，那么此时close就会返回，前提是在我们设置的超时时间之内。过了超时时间，close也会返回，那就和我们说的第一种情况一样了。

网络问题本应该用tcpdump抓包来看效果的，但是很遗憾，我正在测试的linux上没有root权限。

参考资料：unix网络编程卷一

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