CLOSE_WAIT生成原因

原文地址:http://blog.csdn.net/eroswang/archive/2008/03/10/2162986.aspx
关闭socket分为主动关闭（Active closure）和被动关闭（Passive closure）两种情况。前者是指有本地主机主动发起的关闭；而后者则是指本地主机检测到远程主机发起关闭之后，作出回应，从而关闭整个连接。
    其状态图如下图所示：

    　　起初每个socket都是CLOSED状态，当客户端初使化一个连接，他发送一个SYN包到服务器，客户端进入SYN_SENT状态。
服务器接收到SYN包，反馈一个SYN-ACK包，客户端接收后返馈一个ACK包客户端变成ESTABLISHED状态，如果长时间没收到SYN-ACK包，客户端超时进入CLOSED状态。
　　当服务器绑定并监听某一端口时，socket的状态是LISTEN，当客户企图建立连接时，服务器收到一个SYN包，并反馈SYN-ACK包。服务器状态变成SYN_RCVD，当客户端发送一个ACK包时，服务器socket变成ESTABLISHED状态。

　　当一个程序在ESTABLISHED状态时有两种图径关闭它， 第一是主动关闭，第二是被动关闭。如果你要主动关闭的话，发送一个FIN包。当你的程序closesocket或者shutdown（标记），你的程序发 送一个FIN包到peer，你的socket变成FIN_WAIT_1状态。peer反馈一个ACK包，你的socket进入FIN_WAIT_2状态。 如果peer也在关闭连接，那么它将发送一个FIN包到你的电脑，你反馈一个ACK包，并转成TIME_WAIT状态。
　　TIME_WAIT状态又号2MSL等待状态。MSL意思是最大段生命周期（Maximum Segment Lifetime)表明一个包存在于网络上到被丢弃之间的时间。每个IP包有一个TTL(time_to_live)，当它减到0时则包被丢弃。每个路由 器使TTL减一并且传送该包。当一个程序进入TIME_WAIT状态时，他有２个MSL的时间，这个充许TCP重发最后的ACK，万一最后的ACK丢失 了，使得FIN被重新传输。在2MSL等待状态完成后，socket进入CLOSED状态。
　　被动关闭：当程序收到一个FIN包从peer，并反馈一个ACK包，于是程序的socket转入CLOSE_WAIT状态。因为peer已经关闭了， 所以不能发任何消息了。但程序还可以。要关闭连接，程序自已发送给自已FIN，使程序的TCP socket状态变成LAST_ACK状态，当程序从peer收到ACK包时，程序进入CLOSED状态。

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root权限执行 lsof -n httpd | grep TCP ，可以查看是否有大量CLOSE_WAIT

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？

elssann举例说，当对方调用closesocket的时候，我的程序正在调用recv中，这时候有可能对方发送的FIN包我没有收到，而是由TCP代回了一个ACK包，所以我这边套接字进入CLOSE_WAIT状态。

所以他建议在这里判断recv函数的返回值是否已出错，是的话就主动closesocket，这样防止没有接收到FIN包。

因为前面我们已经设置了recv超时时间为30秒，那么如果真的是超时了，这里收到的错误应该是WSAETIMEDOUT，这种情况下也可以主动关闭连接的。

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，我们要保证原来的端口可以被重用，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。