UNIX网络编程 学习笔记

在深入探讨UNIX网络编程时，我们关注的核心是TCP/IP连接的生命周期，特别是涉及套接字关闭的细节。在TCP连接的生命周期中，关闭连接通常涉及四个阶段，这被称为"四次挥手"（Four-Way Handshake）过程。下面将详细讨论相关知识点。 1. 主动关闭（Active Close）：当某进程决定关闭连接时，它会调用`close()`函数，向对端发送一个FIN（Finish）分节，表明该进程不再发送数据。此时，套接字仍然可以接收数据，进入FIN_WAIT_1状态。 2. 被动关闭（Passive Close）：当对端接收到FIN分节，它会回应一个ACK（Acknowledgement）分节，确认数据传输结束。同时，这个FIN会被传递给接收方的应用进程，作为文件结束符EOF。接收方进入CLOSE_WAIT状态，表示不再接收新数据，但可以发送数据。 3. 应用程序关闭（Application Close）：一段时间后，接收EOF的应用进程调用`close()`关闭它的套接字，导致发送一个FIN分节，进入LAST_ACK状态。这意味着应用进程不再发送数据，但等待对端的确认。 4. 确认关闭（Acknowledged Close）：原始发送FIN的一方接收到这个FIN，确认并发送一个ACK，连接正式终止，双方进入TIME_WAIT或CLOSED状态。 在UNIX系统中，`close()`函数的默认行为是将套接字标记为"已关闭"，并立即返回给调用线程。套接字描述符不可再用于read或write操作，但TCP会尝试发送任何已排队的未发送数据，然后按照TCP的正常终止流程进行。 `shutdown()`函数提供了一个更精细的控制方式，它可以避免`close()`的一些限制。`shutdown()`可以分别关闭套接字的读或写通道，或者同时关闭两者。例如： - `SHUT_RD`：关闭读取，不再接收数据，已接收的数据会被丢弃。 - `SHUT_WR`：关闭写入，执行半关闭，允许接收但不允许发送。TCP会发送剩余数据后跟着FIN。 - `SHUT_RDWR`：同时关闭读写，相当于连续调用`SHUT_RD`和`SHUT_WR`。 `SO_LINGER`套接字选项允许我们控制`close()`在面向连接协议（如TCP）上的行为。默认情况下，`close()`立即返回，但如果有未发送的数据，系统会尝试发送。`SO_LINGER`选项提供了以下三种情况： - `l_onoff=0`：关闭linger选项，遵循默认行为。 - `l_onoff!=0`且`l_linger=0`：立即终止连接，发送RST分节，不进入TIME_WAIT状态。 - `l_onoff!=0`且`l_linger!=0`：设置延迟时间，等待所有数据发送并确认，或直到延迟时间到达。 如果在数据发送和确认前延迟时间结束，`close()`可能会返回EWOULDBLOCK错误，特别是在非阻塞套接字上。 理解TCP连接的关闭过程以及如何使用`close()`和`shutdown()`控制套接字的生命周期，对于进行高效的UNIX网络编程至关重要。正确地管理套接字状态和数据传输可以帮助确保网络通信的可靠性。