c - 为什么超时为 0 或 10 秒的 SO_LINGER 选项不立即或在 10 秒后删除套接字？

Question

我已阅读 When is TCP option SO_LINGER (0) required?以及其他几个相关的问题和答案，但我无法重现这些帖子中解释的任何 SO_LINGER 行为。我将在这里分享我的许多实验之一。

我在以下环境中进行这个实验。

$ lsb_release -d
Description:    Debian GNU/Linux 9.0 (stretch)
$ gcc -dumpversion
6.3.0

这是一个连接到服务器的异常客户端的示例，但在 90 秒内未收到任何数据。

/* client.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>

int main()
{
    int sockfd;
    int ret;
    struct addrinfo hints, *ai;
    char buffer[256];
    ssize_t bytes;

    memset(&hints, 0, sizeof hints);
    hints.ai_family = AF_INET;
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;

    if ((ret = getaddrinfo(NULL, "8000", &hints, &ai)) == -1) {
        fprintf(stderr, "client: getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(ret));
        return 1;
    }

    sockfd = socket(ai->ai_family, ai->ai_socktype, ai->ai_protocol);
    if (sockfd == -1) {
        perror("client: socket");
        return 1;
    }

    if (connect(sockfd, ai->ai_addr, ai->ai_addrlen) == -1) {
        perror("client: connect");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    printf("client: connected\n");

    /*
    bytes = recv(sockfd, buffer, sizeof buffer, 0);
    if (recv(sockfd, buffer, sizeof buffer, 0) == -1) {
        perror("client: recv");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    printf("client: received: %.*s\n", (int) bytes, buffer);
    */

    sleep(90);
    freeaddrinfo(ai);

    printf("client: closing socket ...\n");
    close(sockfd);
    printf("client: closed socket!\n");

    return 0;
}

这是我的服务器代码，它向每个连接的客户端发送 hello到服务器，然后立即关闭连接。这个服务器是为简单起见，不是多线程的。在多线程服务器中将接受来自客户端的 100 个连接的连接，其中许多可能行为不当，我们的目标是丢弃很快就会有无用的套接字，以释放那些占用的端口 socket 。

为此，我们启用了 SO_LINGER 套接字选项延迟 10 秒。

/* server.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>

int main()
{
    int sockfd;
    int ret;
    int yes = 1;

    struct addrinfo hints, *ai;

    memset(&hints, 0, sizeof hints);
    hints.ai_family = AF_INET;
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
    hints.ai_flags = AI_PASSIVE;

    if ((ret = getaddrinfo(NULL, "8000", &hints, &ai)) == -1) {
        fprintf(stderr, "getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(ret));
        return 1;
    }

    sockfd = socket(ai->ai_family, ai->ai_socktype, ai->ai_protocol);
    if (sockfd == -1) {
        perror("server: socket");
        return 1;
    }

    if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes, sizeof yes) == -1) {
        perror("server: setsockopt");
        close(sockfd);
        return 1;
    }

    if (bind(sockfd, ai->ai_addr, ai->ai_addrlen) == -1) {
        perror("server: bind");
        close(sockfd);
        return 1;
    }

    freeaddrinfo(ai);

    if (listen(sockfd, 10) == -1) {
        perror("server: listen");
        close(sockfd);
        return 1;
    }

    printf("server: listening ...\n");

    while (1) {
        int client_sockfd;
        struct sockaddr_storage client_addr;
        socklen_t client_addrlen = sizeof client_addr;
        struct linger l_opt;

        printf("server: accepting ...\n");
        client_sockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &client_addr,
                               &client_addrlen);

        /* Set SO_LINGER opt for the new client socket. */
        l_opt.l_onoff = 1;
        l_opt.l_linger = 10;
        setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_LINGER, &l_opt, sizeof l_opt);

        if (client_sockfd == -1) {
            perror("server: accept");
            continue;
        }

        if (send(client_sockfd, "hello\n", 6, 0) == -1) {
            perror("server: send");
            continue;
        }

        printf("server: sent: hello\n");
        printf("server: closing client socket ...\n");
        close(client_sockfd);
        printf("server: closed client socket!\n");
    }

    return 0;
}

这是我的实验运行器。

# run.sh
gcc -std=c99 -Wall -Wextra -Wpedantic -D_DEFAULT_SOURCE server.c -o server
gcc -std=c99 -Wall -Wextra -Wpedantic -D_DEFAULT_SOURCE client.c -o client
./server &
sleep 1
./client
pkill ^server$

在另一个窗口/终端中，我运行这个小的 bash 脚本来监控每 10 秒检查一次套接字状态。

$ for i in {1..10}; do netstat -nopa 2> /dev/null | grep :8000; echo =====; sleep 10; done
tcp        0      0 0.0.0.0:8000            0.0.0.0:*               LISTEN      16293/./server       off (0.00/0/0)
tcp        7      0 127.0.0.1:35536         127.0.0.1:8000          CLOSE_WAIT  16295/./client       off (0.00/0/0)
tcp        0      0 127.0.0.1:8000          127.0.0.1:35536         FIN_WAIT2   -                    timewait (59.84/0/0)
=====
tcp        0      0 0.0.0.0:8000            0.0.0.0:*               LISTEN      16293/./server       off (0.00/0/0)
tcp        7      0 127.0.0.1:35536         127.0.0.1:8000          CLOSE_WAIT  16295/./client       off (0.00/0/0)
tcp        0      0 127.0.0.1:8000          127.0.0.1:35536         FIN_WAIT2   -                    timewait (49.83/0/0)
=====
tcp        0      0 0.0.0.0:8000            0.0.0.0:*               LISTEN      16293/./server       off (0.00/0/0)
tcp        7      0 127.0.0.1:35536         127.0.0.1:8000          CLOSE_WAIT  16295/./client       off (0.00/0/0)
tcp        0      0 127.0.0.1:8000          127.0.0.1:35536         FIN_WAIT2   -                    timewait (39.82/0/0)
=====
tcp        0      0 0.0.0.0:8000            0.0.0.0:*               LISTEN      16293/./server       off (0.00/0/0)
tcp        7      0 127.0.0.1:35536         127.0.0.1:8000          CLOSE_WAIT  16295/./client       off (0.00/0/0)
tcp        0      0 127.0.0.1:8000          127.0.0.1:35536         FIN_WAIT2   -                    timewait (29.81/0/0)
=====
tcp        0      0 0.0.0.0:8000            0.0.0.0:*               LISTEN      16293/./server       off (0.00/0/0)
tcp        7      0 127.0.0.1:35536         127.0.0.1:8000          CLOSE_WAIT  16295/./client       off (0.00/0/0)
tcp        0      0 127.0.0.1:8000          127.0.0.1:35536         FIN_WAIT2   -                    timewait (19.80/0/0)
=====
tcp        0      0 0.0.0.0:8000            0.0.0.0:*               LISTEN      16293/./server       off (0.00/0/0)
tcp        7      0 127.0.0.1:35536         127.0.0.1:8000          CLOSE_WAIT  16295/./client       off (0.00/0/0)
tcp        0      0 127.0.0.1:8000          127.0.0.1:35536         FIN_WAIT2   -                    timewait (9.78/0/0)
=====
tcp        0      0 0.0.0.0:8000            0.0.0.0:*               LISTEN      16293/./server       off (0.00/0/0)
tcp        7      0 127.0.0.1:35536         127.0.0.1:8000          CLOSE_WAIT  16295/./client       off (0.00/0/0)
tcp        0      0 127.0.0.1:8000          127.0.0.1:35536         FIN_WAIT2   -                    timewait (0.00/0/0)
=====
tcp        0      0 0.0.0.0:8000            0.0.0.0:*               LISTEN      16293/./server       off (0.00/0/0)
tcp        7      0 127.0.0.1:35536         127.0.0.1:8000          CLOSE_WAIT  16295/./client       off (0.00/0/0)
=====
tcp        0      0 0.0.0.0:8000            0.0.0.0:*               LISTEN      16293/./server       off (0.00/0/0)
tcp        7      0 127.0.0.1:35536         127.0.0.1:8000          CLOSE_WAIT  16295/./client       off (0.00/0/0)
=====
=====

上面的输出显示服务器套接字(每次输出迭代中的第三行)保持 FIN_WAIT2 状态 60 秒(即默认时间等待)。

为什么超时为 10 秒的 SO_LINGER 选项不能确保服务器关闭其客户端套接字(即 Local Address = 127.0.0.1:8000; Foreign地址 = 127.0.0.1:35536) 10 秒后成功？

注意:即使超时为 0，我也会得到相同的结果，即使用以下代码，本地地址 = 127.0.0.1:8000 和外部地址 = 127.0.0.1:35536 的套接字保留在 FIN_WAIT2 状态 60 秒。

        /* Set SO_LINGER opt for the new client socket. */
        l_opt.l_onoff = 1;
        l_opt.l_linger = 0;
        setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_LINGER, &l_opt, sizeof l_opt);

如果 SO_LINGER 对套接字的移除或 FIN_WAIT2 超时没有影响，那么 SO_LINGER 的真正目的是什么？

Answer 1

你有一个基本的误解。

用正超时设置 SO_LINGER 只做一件事。它使 close() 能够在有任何出站待处理数据仍在传输中时阻塞直至超时。如果您不修改它，默认情况下 close() 是异步的，这意味着应用程序无法判断是否有任何仍在传输中的数据已发送。

所以这样做的目的是使应用程序能够检测到无法完全发送最终未决数据。

它与清理死的或无用的套接字没有任何关系。具体来说，它不会缩短关闭后的 TIME_WAIT 或后续 TCP 超时。

这可以通过使用不同的设置以另一种方式完成，但这样做的效果是重置连接并丢失任何传输中的数据，并可能在另一端引起 panic ，所以不推荐。至少在我看来。

您的实际代码的行为完全符合预期。服务器已关闭，因此客户端处于 CLOSE_WAIT 90 秒，服务器处于 FIN_WAIT_2 等待客户端关闭。这里只有一个行为不端的客户。一旦超时到期，服务器将继续存在。