(4.3)TCP状态转换,TIME_WAIT详解,SO_REUSEADDR

一:TCP状态转换

  //同一个IP(INADDR_ANY),同一个端口SERV_PORT,只能被成功的bind()一次,

  //若再次bind()就会失败,并且显示:Address already in use

  //就好像一个班级里不能有两个人叫张三;

  //结论:相同IP地址的相同端口,只能被bind一次;第二次bind会失败;

 

  //介绍命令netstat:显示网络相关信息

  //-a:显示所有选项

  //-n:能显示成数字的内容全部显示成数字

  //-p:显示段落这对应程序名

  //netstat -anp | grep -E 'State|9000'

 

//我们用两个客户端连接到服务器,服务器给每个客户端发送一串字符"I sent sth to client!\n",并关闭客户端;

//我们用netstat观察,原来那个监听端口 一直在监听【listen】,但是当来了两个连接之后【连接到服务器的9000端口】,

//虽然这两个连接被close掉了,但是产生了两条TIME_WAIT状态的信息【因为你有两个客户端连入进来】

 

  //只要客户端 连接到服务器,并且 服务器把客户端关闭,那么服务器端就会产生一条针对9000监听端口的 状态为 TIME_WAIT 的连接;

  //只要用netstat看到 TIME_WAIT状态的连接,此时,你杀掉服务器程序再重新启动,就会启动失败,bind()函数返回失败:

  //bind返回的值为-1,错误码为:98,错误信息为:Address already in use

 

  //TIME_WAIT:涉及到TCP状态转换这个话题了;

  //《Unix网络编程 第三版 卷1》有第二章第六节,2.6.4小节,里边就有一个TCP状态转换图;

  //第二章第七节,专门介绍了 TIME_WAIT状态;

(4.3)TCP状态转换,TIME_WAIT详解,SO_REUSEADDR_第1张图片

  //TCP状态转换图【11种状态】 是 针对“一个TCP连接【一个socket连接】”来说的;

  //客户端: CLOSED ->SYN_SENT->ESTABLISHED【连接建立,可以进行数据收发】

  //服务端: CLOSED ->LISTEN->【客户端来握手】SYN_RCVD->ESTABLISHED【连接建立,可以进行数据收发】

  //谁主动close连接,谁就会给对方发送一个FIN标志置位的一个数据包给对方;【服务器端发送FIN包给客户端】

  //服务器主动关闭连接:ESTABLISHED->FIN_WAIT1->FIN_WAIT2->TIME_WAIT

  //客户端被动关闭:ESTABLISHED->CLOSE_WAIT->LAST_ACK

 

二:TIME_WAIT状态

  //具有TIME_WAIT状态的TCP连接,就好像一种残留的信息一样;当这种状态存在的时候,服务器程序退出并重新执行会失败,会提示:

   //bind返回的值为-1,错误码为:98,错误信息为:Address already in use

  //所以,TIME_WAIT状态是一个让人不喜欢的状态;(四次挥手主动关闭的一方就会产生这个状态)

(4.3)TCP状态转换,TIME_WAIT详解,SO_REUSEADDR_第2张图片

  //连接处于TIME_WAIT状态是有时间限制的(1-4分钟之间) = 2 MSL【最长数据包生命周期】;

  //引入TIME_WAIT状态【并且处于这种状态的时间为1-4分钟】 的原因:

  //(1)可靠的实现TCP全双工的终止

     //如果服务器最后发送的ACK【应答】包因为某种原因丢失了,那么客户端一定 会重新发送FIN,这样

     //因为服务器端有TIME_WAIT的存在,服务器会重新发送ACK包给客户端,但是如果没有TIME_WAIT这个状态,那么

     //无论客户端收到ACK包,服务器都已经关闭连接了,此时客户端重新发送FIN,服务器给回的就不是ACK包,

     //而是RST【连接复位】包,从而使客户端没有完成正常的4次挥手,不友好,而且有可能造成数据包丢失;

     //也就是说,TIME_WAIT有助于可靠的实现TCP全双工连接的终止;

//(2)允许老的重复的TCP数据包在网络中消逝;

 

    

 

 

//(2.1)RST标志

      //对于每一个TCP连接,操作系统是要开辟出来一个收缓冲区,和一个发送缓冲区 来处理数据的收和发;

      //当我们close一个TCP连接时,如果我们这个发送缓冲区有数据,那么操作系统会很优雅的把发送缓冲区里的数据发送完毕,然后再发fin包表示连接关闭;

      //FIN【四次挥手】,是个优雅的关闭标志,表示正常的TCP连接关闭;

 

      //反观RST标志:出现这个标志的包一般都表示 异常关闭;如果发生了异常,一般都会导致丢失一些数据包;

      //如果将来用setsockopt(SO_LINGER)选项要是开启;发送的就是RST包,此时发送缓冲区的数据会被丢弃;

      //RST是异常关闭,是粗暴关闭,不是正常的四次挥手关闭,所以如果你这么关闭tcp连接,那么主动关闭一方也不会进入TIME_WAIT;

 三:SO_REUSEADDR选项

  //setsockopt(SO_REUSEADDR)用在服务器端,socket()创建之后,bind()之前

  //SO_REUSEADDR的能力:

  //(1)SO_REUSEADDR允许启动一个监听服务器并捆绑其端口,即使以前建立的将端口用作他们的本地端口的连接仍旧存在;

                 //【即便TIME_WAIT状态存在,服务器bind()也能成功】

  //(2)允许同一个端口上启动同一个服务器的多个实例,只要每个实例捆绑一个不同的本地IP地址即可;

  //(3)SO_REUSEADDR允许单个进程捆绑同一个端口到多个套接字,只要每次捆绑指定不同的本地IP地址即可;

  //(4)SO_REUSEADDR允许完全重复的绑定:当一个IP地址和端口已经绑定到某个套接字上时,如果传输协议支持

   //同样的IP地址和端口还可以绑定到另一个套接字上;一般来说本特性仅支持UDP套接字[TCP不行];

  //***************

  //所有TCP服务器都应该指定本套接字选项,以防止当套接字处于TIME_WAIT时bind()失败的情形出现;

  //试验程序nginx5_3_2_server.c

  //(3.1)两个进程,绑定同一个IP和端口:bind()失败[一个班级不能有两个人叫张三]

  //(3.2)TIME_WAIT状态时的bind绑定:bind()成功

 

  //SO_REUSEADDR:主要解决TIME_WAIT状态导致bind()失败的问题;

 

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