TCP连接关闭时不发FIN包的奇怪行为分析

一般情况下，当TCP连接主动关闭时，会向对端发送一个FIN，对端会获得一个读事件，调用read时返回0，表示读到一个EOF，读结束。然而，在有的时候却不是这样的，接下来将讨论一下。

 

首先是一个简单的服务器程序，accept()后睡眠5s钟，然后关闭连接。

int main(void)
{
    int fd;

    fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof servaddr);
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(9001);
    servaddr.sin_addr.s_addr = 0;

    const int on = 1;
    setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof on);

    bind(fd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof servaddr);

    listen(fd, 10);

    int clifd = accept(fd, NULL, NULL);

    sleep(5);

//    char buf[1024];
//    read(clifd, buf, sizeof buf);

    close(clifd);

    close(fd);

    return 0;
}

下面是一个简单的客户端程序，连接成功后发送1024字节的数据，然后调用read()

int main(void)
{
    int fd, ret;

    fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof servaddr);

    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(9001);
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    connect(fd, (SA *) &servaddr, sizeof servaddr);

    char buf[1024];

    if (write(fd, buf, sizeof buf) != sizeof buf)
        err_sys("write error");

    if ((ret = read(fd, buf, sizeof buf)) < 0)
        err_sys("read error");

    fprintf(stderr, "Read %d Bytes\n", ret);

    if (close(fd) < 0)
        err_sys("close error");

    return 0;
}

运行结果如下：

read error : Connection reset by peer

可见server在close时向client发送的不是FIN，而是RST，为什么会这样呢？我们从内核中找答案。

 

见 net/ipv4/tcp.c 中的 tcp_close() 函数，

/* As outlined in RFC 2525, section 2.17, we send a RST here because
     * data was lost. To witness the awful effects of the old behavior of
     * always doing a FIN, run an older 2.1.x kernel or 2.0.x, start a bulk
     * GET in an FTP client, suspend the process, wait for the client to
     * advertise a zero window, then kill -9 the FTP client, wheee...
     * Note: timeout is always zero in such a case.
     */
    if (data_was_unread) {
        /* Unread data was tossed, zap the connection. */
        NET_INC_STATS_USER(sock_net(sk), LINUX_MIB_TCPABORTONCLOSE);
        tcp_set_state(sk, TCP_CLOSE);
        tcp_send_active_reset(sk, sk->sk_allocation);
    }

代码里面写得很清楚，如果你的接收缓冲区中还有数据，协议栈就会发送RST而不是FIN。

 

我们再来验证一下，在server中先调用read()清空读缓冲区后再close()，此时发现client会收到FIN了。

 

可见，学习内核的协议栈是多么的重要啊!