TCP 状态转换以及半关闭

TCP 状态转换:

 上图中还没有进行握手的时候状态是关闭的。

三次握手状态的改变:

客户端发起握手。

调用 connect() 函数时状态转化为:SYN_SENT。调用 listen() 函数时状态转换为:LISTEN。ESTABLISHED是被连接的状态。

四次挥手状态的改变:

谁发起挥手都可以。上图是客户端发起的挥手。

客户端调用close()函数时状态转化为:FIN_WAIT_1,接收到请求后服务端状态转换为:CLOSE_WAIT(等待关闭)。第二次挥手客户端状态转化为:FIN_WAIT_2。第三次挥手,服务端状态转化为:LAST_ACK,客户端状态转换为:TIME_WAIT。最后就都变为关闭状态。

 上图黑线是特殊的情况,红线是客户端,绿色虚线是服务端。

等待2MSL的原因是保证TCP的可靠性。因为在进行第四次挥手的时候,对方没有收到应答(不能是发送ACK就断开连接,还需确保对方接收到了信息)。所以对方再次发送断开请求,本机应答,对方收到应答。

2MSL:

上图中 TIME_WAIT 定时经过两倍报文段寿命:

2MSLMaximum Segment Lifetime): 

主动断开连接的一方, 最后进入一个 TIME_WAIT状态, 这个状态会持续: 2msl
(1)msl: 官方建议: 2分钟, 实际是30s  
                 
当 TCP 连接主动关闭方接收到被动关闭方发送的 FIN 和最终的 ACK 后,连接的 主动关闭方
必须 处于TIME_WAIT 状态并持续 2MSL 时间
这样就能够让 TCP 连接的主动关闭方在它发送的 ACK 丢失的情况下重新发送最终的 ACK
主动关闭方重新发送的最终 ACK 并不是因为被动关闭方重传了 ACK(它们并不消耗序列号,被动关闭方也不会重传),而是因为 被动关闭方重传了它的 FIN。事实上, 被动关闭方总是
重传 FIN 直到它收到一个最终的 ACK

半关闭:           

当 TCP 链接中 A 向 B 发送 FIN 请求关闭,另一端 B 回应 ACK 之后(A 端进入 FIN_WAIT_2
状态),并 没有立即发送 FIN 给 AA 方处于半连接状态(半开关),此时 A 可以接收 B
送的数据,但是 A 已经不能再向 B 发送数据。也就是一方发送 FIN 请求,另一方没有发送。
但是为什么第四次挥手的时候A还能发送ACK,这是因为 发送ACK是协议的行为,不能发送的是 数据
注意:不能使用close()函数来关闭,因为close()函数会关闭套接字,使得A不能正常接收数据了。
关闭套接字会导致与 套接字相关的缓冲区被释放,但并不会直接关闭这些缓冲区。 操作系统负责管理缓冲区的分配和 释放
从程序的角度,可以使用 API 来控制实现半连接状态:
#include <sys/socket.h>
int shutdown(int sockfd, int how);
sockfd: 需要关闭的socket的描述符
how: 允许为shutdown操作选择以下几种方式:SHUT_RD(0):关闭sockfd上的读功能,此选项将不允许sockfd进行读操作。该套接字不再接收数据,任何当前在套接字接受缓冲区的数据将被无声的丢弃掉。SHUT_WR(1): 关闭sockfd的写功能,此选项将不允许sockfd进行写操作。进程不能在对此套接字发
出写操作。SHUT_RDWR(2):关闭sockfd的读写功能。相当于调用shutdown两次:首先是以SHUT_RD,然后以
SHUT_WR。
使用 close 中止一个连接,但它只是 减少描述符的引用计数,并不直接关闭连接只有当描述符的引用计数为 0 时才关闭连接shutdown 不考虑描述符的引用计数, 直接关闭描述符。也可选择中止一个方向的连接,只中止读或只中止写。
注意:
1. 如果有多个进程共享一个套接字,close 每被调用一次,计数减 1 ,直到计数为 0 时,也就是 所用进程都调用了 close,套接字将被释放
     2. 在多进程中如果 一个进程调用了 shutdown(sfd, SHUT_RDWR) 后, 其它的进程将无法进行通信。但如果一个进程 close(sfd) 将不会影响到其它进程。

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