[Socket]尴尬的CLOSE_WAIT状态以及应对策略
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本文假定您熟悉 Socket、C++ 和TCP状态。
郑昀@掌上灵通
第一稿
章节内容
CLOSE_WAIT状态的生成原因
重用本地地址和端口
从容关闭还是强行关闭？
总结
摘要：本文阐述了为何socket连接锁定在CLOSE_WAIT状态，以及通过什么措施力求避免这种情况。
不久前，我的Socket Client程序遇到了一个非常尴尬的错误。它本来应该在一个socket长连接上持续不断地向服务器发送数据，如果socket连接断开，那么程序会自动不断地重试建立连接。
有一天发现程序在不断尝试建立连接，但是总是失败。用netstat查看，这个程序竟然有上千个socket连接处于CLOSE_WAIT状态，以至于达到了上限，所以无法建立新的socket连接了。
为什么会这样呢？
它们为什么会都处在CLOSE_WAIT状态呢？
CLOSE_WAIT状态的生成原因首先我们知道，如果我们的Client程序处于CLOSE_WAIT状态的话，说明套接字是被动关闭的！
因为如果是Server端主动断掉当前连接的话，那么双方关闭这个TCP连接共需要四个packet：
Server ---> FIN ---> Client
Server <--- ACK <--- Client
这时候Server端处于FIN_WAIT_2状态；而我们的程序处于CLOSE_WAIT状态。
Server <--- FIN <--- Client
这时Client发送FIN给Server，Client就置为LAST_ACK状态。
Server ---> ACK ---> Client
Server回应了ACK，那么Client的套接字才会真正置为CLOSED状态。
我们的程序处于CLOSE_WAIT状态，而不是LAST_ACK状态，说明还没有发FIN给Server，那么可能是在关闭连接之前还有许多数据要发送或者其他事要做，导致没有发这个FIN packet。
原因知道了，那么为什么不发FIN包呢，难道会在关闭己方连接前有那么多事情要做吗？
还有一个问题，为什么有数千个连接都处于这个状态呢？难道那段时间内，服务器端总是主动拆除我们的连接吗？
不管怎么样，我们必须防止类似情况再度发生！
首先，我们要防止不断开辟新的端口，这可以通过设置SO_REUSEADDR套接字选项做到：
重用本地地址和端口以前我总是一个端口不行，就换一个新的使用，所以导致让数千个端口进入CLOSE_WAIT状态。如果下次还发生这种尴尬状况，我希望加一个限定，只是当前这个端口处于CLOSE_WAIT状态！
在调用
sockConnected = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
之后，我们要设置该套接字的选项来重用：
/// 允许重用本地地址和端口:
/// 这样的好处是，即使socket断了，调用前面的socket函数也不会占用另一个，而是始终就是一个端口
/// 这样防止socket始终连接不上，那么按照原来的做法，会不断地换端口。
int nREUSEADDR = 1;
setsockopt(sockConnected,
SOL_SOCKET,
SO_REUSEADDR,
(const char*)&nREUSEADDR,
sizeof(int));
教科书上是这么说的：这样，假如服务器关闭或者退出，造成本地地址和端口都处于TIME_WAIT状态，那么SO_REUSEADDR就显得非常有用。
也许我们无法避免被冻结在CLOSE_WAIT状态永远不出现，但起码可以保证不会占用新的端口。
其次，我们要设置SO_LINGER套接字选项：
从容关闭还是强行关闭？LINGER是“拖延”的意思。
默认情况下(Win2k)，SO_DONTLINGER套接字选项的是1；SO_LINGER选项是，linger为{l_onoff：0，l_linger：0}。
如果在发送数据的过程中(send()没有完成，还有数据没发送)而调用了closesocket()，以前我们一般采取的措施是“从容关闭”：
因为在退出服务或者每次重新建立socket之前，我都会先调用
/// 先将双向的通讯关闭
shutdown(sockConnected, SD_BOTH);
/// 安全起见，每次建立Socket连接前，先把这个旧连接关闭
closesocket(sockConnected);
我们这次要这么做：
设置SO_LINGER为零（亦即linger结构中的l_onoff域设为非零，但l_linger为0），便不用担心closesocket调用进入“锁定”状态（等待完成），不论是否有排队数据未发送或未被确认。这种关闭方式称为“强行关闭”，因为套接字的虚电路立即被复位，尚未发出的所有数据都会丢失。在远端的recv()调用都会失败，并返回WSAECONNRESET错误。
在connect成功建立连接之后设置该选项：
linger m_sLinger;
m_sLinger.l_onoff = 1; // (在closesocket()调用,但是还有数据没发送完毕的时候容许逗留)
m_sLinger.l_linger = 0; // (容许逗留的时间为0秒)
setsockopt(sockConnected,
SOL_SOCKET,
SO_LINGER,
(const char*)&m_sLinger,
sizeof(linger));
总结
也许我们避免不了CLOSE_WAIT状态冻结的再次出现，但我们会使影响降到最小，希望那个重用套接字选项能够使得下一次重新建立连接时可以把CLOSE_WAIT状态踢掉。
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