不久前，我的Socket Client程序遇到了一個非常尷尬的錯誤。它本來應該在一個socket長連接上持續(xù)不斷地向服務器發(fā)送數據，如果socket連接斷開，那么程序會自動不斷地重試建立連接。
有一天發(fā)現(xiàn)程序在不斷嘗試建立連接，但是總是失敗。用netstat查看，這個程序竟然有上千個socket連接處于CLOSE_WAIT狀態(tài)，以至于達到了上限，所以無法建立新的socket連接了。
為什么會這樣呢？
它們?yōu)槭裁磿继幵?strong style="color: black; background-color: rgb(255, 255, 102); ">CLOSE_WAIT狀態(tài)呢？
CLOSE_WAIT狀態(tài)的生成原因
首先我們知道，如果我們的Client程序處于CLOSE_WAIT狀態(tài)的話，說明套接字是被動關閉的！
因為如果是Server端主動斷掉當前連接的話，那么雙方關閉這個TCP連接共需要四個packet：
       Server ---> FIN ---> Client
       Server <--- ACK <--- Client
    這時候Server端處于FIN_WAIT_2狀態(tài)；而我們的程序處于CLOSE_WAIT狀態(tài)。
       Server <--- FIN <--- Client
這時Client發(fā)送FIN給Server，Client就置為LAST_ACK狀態(tài)。
        Server ---> ACK ---> Client
Server回應了ACK，那么Client的套接字才會真正置為CLOSED狀態(tài)。

 
我們的程序處于CLOSE_WAIT狀態(tài)，而不是LAST_ACK狀態(tài)，說明還沒有發(fā)FIN給Server，那么可能是在關閉連接之前還有許多數據要發(fā)送或者其他事要做，導致沒有發(fā)這個FIN packet。
 
原因知道了，那么為什么不發(fā)FIN包呢，難道會在關閉己方連接前有那么多事情要做嗎？
還有一個問題，為什么有數千個連接都處于這個狀態(tài)呢？難道那段時間內，服務器端總是主動拆除我們的連接嗎？
 
不管怎么樣，我們必須防止類似情況再度發(fā)生！
首先，我們要防止不斷開辟新的端口，這可以通過設置SO_REUSEADDR套接字選項做到：
重用本地地址和端口
以前我總是一個端口不行，就換一個新的使用，所以導致讓數千個端口進入CLOSE_WAIT狀態(tài)。如果下次還發(fā)生這種尷尬狀況，我希望加一個限定，只是當前這個端口處于CLOSE_WAIT狀態(tài)！
在調用
sockConnected = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
之后，我們要設置該套接字的選項來重用：

/// 允許重用本地地址和端口:
/// 這樣的好處是，即使socket斷了，調用前面的socket函數也不會占用另一個，而是始終就是一個端口
/// 這樣防止socket始終連接不上，那么按照原來的做法，會不斷地換端口。
int nREUSEADDR = 1;
setsockopt(sockConnected,
              SOL_SOCKET,
              SO_REUSEADDR,
              (const char*)&nREUSEADDR,
              sizeof(int));

教科書上是這么說的：這樣，假如服務器關閉或者退出，造成本地地址和端口都處于TIME_WAIT狀態(tài)，那么SO_REUSEADDR就顯得非常有用。
也許我們無法避免被凍結在CLOSE_WAIT狀態(tài)永遠不出現(xiàn)，但起碼可以保證不會占用新的端口。
其次，我們要設置SO_LINGER套接字選項：
從容關閉還是強行關閉？
LINGER是“拖延”的意思。
默認情況下(Win2k)，SO_DONTLINGER套接字選項的是1；SO_LINGER選項是，linger為{l_onoff：0，l_linger：0}。
如果在發(fā)送數據的過程中(send()沒有完成，還有數據沒發(fā)送)而調用了closesocket()，以前我們一般采取的措施是“從容關閉”：
因為在退出服務或者每次重新建立socket之前，我都會先調用
/// 先將雙向的通訊關閉
     shutdown(sockConnected, SD_BOTH);
     /// 安全起見，每次建立Socket連接前，先把這個舊連接關閉
closesocket(sockConnected);
 
我們這次要這么做：
設置SO_LINGER為零（亦即linger結構中的l_onoff域設為非零，但l_linger為0），便不用擔心closesocket調用進入“鎖定”狀態(tài)（等待完成），不論是否有排隊數據未發(fā)送或未被確認。這種關閉方式稱為“強行關閉”，因為套接字的虛電路立即被復位，尚未發(fā)出的所有數據都會丟失。在遠端的recv()調用都會失敗，并返回WSAECONNRESET錯誤。
在connect成功建立連接之后設置該選項：
linger m_sLinger;
m_sLinger.l_onoff = 1;  // (在closesocket()調用,但是還有數據沒發(fā)送完畢的時候容許逗留)
m_sLinger.l_linger = 0; // (容許逗留的時間為0秒)
setsockopt(sockConnected,
         SOL_SOCKET,
         SO_LINGER,
         (const char*)&m_sLinger,
         sizeof(linger));

總結
也許我們避免不了CLOSE_WAIT狀態(tài)凍結的再次出現(xiàn)，但我們會使影響降到最小，希望那個重用套接字選項能夠使得下一次重新建立連接時可以把CLOSE_WAIT狀態(tài)踢掉。

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# 回復：[Socket]尷尬的CLOSE_WAIT狀態(tài)以及應對策略 2005-01-30 3:41 PM yun.zheng 
回復人： elssann(臭屁蟲和他的開心果) ( ) 信譽：51 2005-01-30 14:00:00 得分: 0

我的意思是：當一方關閉連接后，另外一方沒有檢測到，就導致了CLOSE_WAIT的出現(xiàn)，上次我的一個朋友也是這樣，他寫了一個客戶端和 APACHE連接，當APACHE把連接斷掉后，他沒檢測到，出現(xiàn)了CLOSE_WAIT，后來我叫他檢測了這個地方，他添加了調用 closesocket的代碼后，這個問題就消除了。 
如果你在關閉連接前還是出現(xiàn)CLOSE_WAIT,建議你取消shutdown的調用，直接兩邊closesocket試試。

另外一個問題:

比如這樣的一個例子： 
當客戶端登錄上服務器后，發(fā)送身份驗證的請求，服務器收到了數據，對客戶端身份進行驗證，發(fā)現(xiàn)密碼錯誤，這時候服務器的一般做法應該是先發(fā)送一個密碼錯誤的信息給客戶端，然后把連接斷掉。

如果把 
m_sLinger.l_onoff = 1; 
m_sLinger.l_linger = 0; 
這樣設置后，很多情況下，客戶端根本就收不到密碼錯誤的消息，連接就被斷了。

# 回復：[Socket]尷尬的CLOSE_WAIT狀態(tài)以及應對策略 2005-01-30 3:41 PM yun.zheng 
elssann(臭屁蟲和他的開心果) ( ) 信譽：51 2005-01-30 13:24:00 得分: 0

出現(xiàn)CLOSE_WAIT的原因很簡單，就是某一方在網絡連接斷開后，沒有檢測到這個錯誤，沒有執(zhí)行closesocket，導致了這個狀態(tài)的實現(xiàn)，這在TCP/IP協(xié)議的狀態(tài)變遷圖上可以清楚看到。同時和這個相對應的還有一種叫TIME_WAIT的。

另外，把SOCKET的SO_LINGER設置為0秒拖延（也就是立即關閉）在很多時候是有害處的。 
還有，把端口設置為可復用是一種不安全的網絡編程方法。

# 回復：[Socket]尷尬的CLOSE_WAIT狀態(tài)以及應對策略 2005-01-30 3:42 PM yun.zheng 
elssann(臭屁蟲和他的開心果) ( ) 信譽：51 2005-01-30 14:48:00 得分: 0

能不能解釋請看這里 
http://blog.csdn.net/cqq/archive/2005/01/26/269160.aspx

再看這個圖：

http://tech.ccidnet.com/pub/attachment/2004/8/322252.png

斷開連接的時候， 
當發(fā)起主動關閉的左邊這方發(fā)送一個FIN過去后，右邊被動關閉的這方要回應一個ACK，這個ACK是TCP回應的，而不是應用程序發(fā)送的，此時，被動關閉的一方就處于CLOSE_WAIT狀態(tài)了。如果此時被動關閉的這一方不再繼續(xù)調用closesocket,那么他就不會發(fā)送接下來的FIN，導致自己老是處于CLOSE_WAIT。只有被動關閉的這一方調用了closesocket,才會發(fā)送一個FIN給主動關閉的這一方，同時也使得自己的狀態(tài)變遷為LAST_ACK。

# 回復：[Socket]尷尬的CLOSE_WAIT狀態(tài)以及應對策略 2005-01-30 3:54 PM yun.zheng 
elssann(臭屁蟲和他的開心果) ( ) 信譽：51 2005-01-30 15:39:00 得分: 0

比如被動關閉的是客戶端。。。

當對方調用closesocket的時候，你的程序正在

int nRet = recv(s,....); 
if (nRet == SOCKET_ERROR) 
{ 
// closesocket(s); 
return FALSE; 
}

很多人就是忘記了那句closesocket，這種代碼太常見了。

我的理解，當主動關閉的一方發(fā)送FIN到被動關閉這邊后，被動關閉這邊的TCP馬上回應一個ACK過去，同時向上面應用程序提交一個ERROR，導致上面的SOCKET的send或者recv返回SOCKET_ERROR，正常情況下，如果上面在返回SOCKET_ERROR后調用了 closesocket,那么被動關閉的者一方的TCP就會發(fā)送一個FIN過去，自己的狀態(tài)就變遷到LAST_ACK.

# 回復：[Socket]尷尬的CLOSE_WAIT狀態(tài)以及應對策略 2005-01-30 4:17 PM yun.zheng 
int nRecvBufLength = 
recv(sockConnected, 
szRecvBuffer, 
sizeof(szRecvBuffer), 
0); 
/// zhengyun 20050130: 
/// elssann舉例說，當對方調用closesocket的時候，我的程序正在 
/// recv，這時候有可能對方發(fā)送的FIN包我沒有收到，而是由TCP代回了 
/// 一個ACK包，所以我這邊程序進入CLOSE_WAIT狀態(tài)。 
/// 所以他建議在這里判斷是否已出錯，是就主動closesocket。 
/// 因為前面我們已經設置了recv超時時間為30秒，那么如果真的是超時了， 
/// 這里收到的錯誤應該是WSAETIMEDOUT，這種情況下也可以關閉連接的 
if (nRecvBufLength == SOCKET_ERROR) 
{ 
TRACE_INFO(_T("=用recv接收發(fā)生Socket錯誤=")); 
closesocket(sockConnected); 
continue; 
}

這樣可以嗎？

網絡連接無法釋放—— CLOSE_WAIT
關鍵字：TCP ，CLOSE_WAIT, Java, SocketChannel

問題描述：最近性能測試碰到的一個問題。客戶端使用NIO，服務器還是一般的Socket連接。當測試進行一段時間以后，發(fā)現(xiàn)服務器端的系統(tǒng)出現(xiàn)大量未釋放的網絡連接。用netstat -na查看，連接狀態(tài)為CLOSE_WAIT。這就奇怪了，為什么Socket已經關閉而連接依然未釋放。

解決：Google了半天，發(fā)現(xiàn)關于CLOSE_WAIT的問題一般是C的，Java似乎碰到這個問題的不多（這有一篇不錯的，也是解決CLOSE_WAIT的，但是好像沒有根本解決，而是選擇了一個折中的辦法）。接著找，由于使用了NIO，所以懷疑可能是這方面的問題，結果找到了這篇。順著帖子翻下去，其中有幾個人說到了一個問題—— 一端的Socket調用close后，另一端的Socket沒有調用close.于是查了一下代碼，果然發(fā)現(xiàn)Server端在某些異常情況時，沒有關閉Socket。改正后問題解決。

時間基本上花在Google上了，不過也學到不少東西。下面為一張TCP連接的狀態(tài)轉換圖：

說明：虛線和實線分別對應服務器端(被連接端)和客戶端端(主動連接端)。

結合上圖使用netstat -na命令即可知道到當前的TCP連接狀態(tài)。一般LISTEN、ESTABLISHED、TIME_WAIT是比較常見。

分析：

上面我碰到的這個問題主要因為TCP的結束流程未走完，造成連接未釋放。現(xiàn)設客戶端主動斷開連接，流程如下

       Client                            消息                                    Server

         close()
                                      ------ FIN ------->
        FIN_WAIT1                                                         CLOSE_WAIT
                                      <----- ACK -------
        FIN_WAIT2 
                                                                                  close()
                                       <------ FIN ------                     
        TIME_WAIT                                                       LAST_ACK      

                                      ------ ACK ------->  
                                                                                   CLOSED
           CLOSED

如上圖所示，由于Server的Socket在客戶端已經關閉時而沒有調用關閉，造成服務器端的連接處在“掛起”狀態(tài)，而客戶端則處在等待應答的狀態(tài)上。此問題的典型特征是：一端處于FIN_WAIT2 ，而另一端處于CLOSE_WAIT. 不過，根本問題還是程序寫的不好，有待提高。

TIME_WAIT狀態(tài)
根據TCP協(xié)議，主動發(fā)起關閉的一方，會進入TIME_WAIT狀態(tài)，持續(xù)2*MSL(Max Segment Lifetime)，缺省為240秒，在這個post中簡潔的介紹了為什么需要這個狀態(tài)。

值得一說的是，對于基于TCP的HTTP協(xié)議，關閉TCP連接的是Server端，這樣，Server端會進入TIME_WAIT狀態(tài)，可想而知，對于訪問量大的Web Server，會存在大量的TIME_WAIT狀態(tài)，假如server一秒鐘接收1000個請求，那么就會積壓240*1000=240，000個 TIME_WAIT的記錄，維護這些狀態(tài)給Server帶來負擔。當然現(xiàn)代操作系統(tǒng)都會用快速的查找算法來管理這些TIME_WAIT，所以對于新的 TCP連接請求，判斷是否hit中一個TIME_WAIT不會太費時間，但是有這么多狀態(tài)要維護總是不好。

HTTP協(xié)議1.1版規(guī)定default行為是Keep-Alive，也就是會重用TCP連接傳輸多個 request/response，一個主要原因就是發(fā)現(xiàn)了這個問題。還有一個方法減緩TIME_WAIT壓力就是把系統(tǒng)的2*MSL時間減少，因為 240秒的時間實在是忒長了點，對于Windows，修改注冊表，在HKEY_LOCAL_MACHINE\ SYSTEM\CurrentControlSet\Services\ Tcpip\Parameters上添加一個DWORD類型的值TcpTimedWaitDelay，一般認為不要少于60，不然可能會有麻煩。

對于大型的服務，一臺server搞不定，需要一個LB(Load Balancer)把流量分配到若干后端服務器上，如果這個LB是以NAT方式工作的話，可能會帶來問題。假如所有從LB到后端Server的IP包的 source address都是一樣的(LB的對內地址），那么LB到后端Server的TCP連接會受限制，因為頻繁的TCP連接建立和關閉，會在server上留下TIME_WAIT狀態(tài)，而且這些狀態(tài)對應的remote address都是LB的，LB的source port撐死也就60000多個(2^16=65536,1~1023是保留端口，還有一些其他端口缺省也不會用），每個LB上的端口一旦進入 Server的TIME_WAIT黑名單，就有240秒不能再用來建立和Server的連接，這樣LB和Server最多也就能支持300個左右的連接。如果沒有LB，不會有這個問題，因為這樣server看到的remote address是internet上廣闊無垠的集合，對每個address，60000多個port實在是夠用了。

一開始我覺得用上LB會很大程度上限制TCP的連接數，但是實驗表明沒這回事，LB后面的一臺Windows Server 2003每秒處理請求數照樣達到了600個，難道TIME_WAIT狀態(tài)沒起作用？用Net Monitor和netstat觀察后發(fā)現(xiàn)，Server和LB的XXXX端口之間的連接進入TIME_WAIT狀態(tài)后，再來一個LB的XXXX端口的 SYN包，Server照樣接收處理了，而是想像的那樣被drop掉了。翻書，從書堆里面找出覆滿塵土的大學時代買的《UNIX Network Programming, Volume 1, Second Edition: Networking APIs: Sockets and XTI》，中間提到一句，對于BSD-derived實現(xiàn)，只要SYN的sequence number比上一次關閉時的最大sequence number還要大，那么TIME_WAIT狀態(tài)一樣接受這個SYN，難不成Windows也算BSD-derived?有了這點線索和關鍵字 (BSD)，找到這個post，在NT4.0的時候，還是和BSD-derived不一樣的，不過Windows Server 2003已經是NT5.2了，也許有點差別了。

做個試驗，用Socket API編一個Client端，每次都Bind到本地一個端口比如2345，重復的建立TCP連接往一個Server發(fā)送Keep-Alive=false 的HTTP請求，Windows的實現(xiàn)讓sequence number不斷的增長，所以雖然Server對于Client的2345端口連接保持TIME_WAIT狀態(tài)，但是總是能夠接受新的請求，不會拒絕。那如果SYN的Sequence Number變小會怎么樣呢？同樣用Socket API，不過這次用Raw IP，發(fā)送一個小sequence number的SYN包過去，Net Monitor里面看到，這個SYN被Server接收后如泥牛如海，一點反應沒有，被drop掉了。

按照書上的說法，BSD-derived和Windows Server 2003的做法有安全隱患，不過至少這樣至少不會出現(xiàn)TIME_WAIT阻止TCP請求的問題，當然，客戶端要配合，保證不同TCP連接的sequence number要上漲不要下降。

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