如何关闭一个TCP连接

1. 如何关闭一个TCP连接

从TCP协议角度来看，一个已建立的TCP连接有两种关闭方式，一种是正常关闭，即四次挥手关闭连接；还有一种则是异常关闭，我们通常称之为连接重置（RESET)。
首先说一下正常关闭时四次挥手的状态变迁，关闭连接的主动方状态变迁是FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT，而关闭连接的被动方的状态变迁是CLOSE_WAIT->LAST_ACK->TIME_WAIT。在四次挥手过程中ACK包都是协议栈自动完成的，而FIN包则必须由应用层通过closesocket或shutdown主动发送，通常连接正常关闭后，recv会得到返回值0，send会得到错误码10058。
除此之外，在我们的日常应用中，连接异常关闭的情况也很多。比如应用程序被强行关闭、本地网络突然中断(禁用网卡、网线拔出)、程序处理不当等都会导致连接重置，连接重置时将会产生RST包，同时网络络缓冲区中未接收（发送）的数据都将丢失。连接重置后，本方send或recv会得到错误码10053(closesocket时是10038)，对方recv会得到错误码10054，send则得到错误码10053(closesocket时是10054)。
操作系统为我们提供了两个函数来关闭一个TCP连接，分别是closesocket和shutdown。通常情况下，closesocket会向对方发送一个FIN包，但是也有例外。比如有一个工作线程正在调用recv接收数据，此时外部调用closesocket，会导致连接重置，同时向对方发送一个RST包，这个RST包是由本方主动产生的。
shutdown可以用来关闭指定方向的连接，该函数接收两个参数，一个是套接字，另一个是关闭的方向，可用值为SD_SEND,SD_RECEIVE和SD_BOTH。方向取值为SD_SEND时，无论socket处于什么状态(recv阻塞，或空闲状态)，都会向对方发送一个FIN包，注意这点与closesocket的区别。此时本方进入FIN_WAIT_2状态，对方进入CLOSE_WAIT状态，本方依然可以调用recv接收数据；方向取值为SD_RECEIVE时，双发连接状态没有改变，依然处于ESTABLISHED状态，本方依然可以send数据，但是，如果对方再调用send方法，连接会被立即重置，同时向对方发送一个RST包，这个RST包是被动产生的，这点注意与closesocket的区别。

2. 如何关闭一个TCP连接

从TCP协议角度来看，一个已建立的TCP连接有两种关闭方式，一种是正常关闭，即四次挥手关闭连接；还有一种则是异常关闭，我们通常称之为连接重置（RESET)。
首先说一下正常关闭时四次挥手的状态变迁，关闭连接的主动方状态变迁是FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT，而关闭连接的被动方的状态变迁是CLOSE_WAIT->LAST_ACK->TIME_WAIT。在四次挥手过程中ACK包都是协议栈自动完成的，而FIN包则必须由应用层通过closesocket或shutdown主动发送，通常连接正常关闭后，recv会得到返回值0，send会得到错误码10058。
除此之外，在我们的日常应用中，连接异常关闭的情况也很多。比如应用程序被强行关闭、本地网络突然中断(禁用网卡、网线拔出)、程序处理不当等都会导致连接重置，连接重置时将会产生RST包，同时网络络缓冲区中未接收（发送）的数据都将丢失。连接重置后，本方send或recv会得到错误码10053(closesocket时是10038)，对方recv会得到错误码10054，send则得到错误码10053(closesocket时是10054)。
操作系统为我们提供了两个函数来关闭一个TCP连接，分别是closesocket和shutdown。通常情况下，closesocket会向对方发送一个FIN包，但是也有例外。比如有一个工作线程正在调用recv接收数据，此时外部调用closesocket，会导致连接重置，同时向对方发送一个RST包，这个RST包是由本方主动产生的。
shutdown可以用来关闭指定方向的连接，该函数接收两个参数，一个是套接字，另一个是关闭的方向，可用值为SD_SEND,SD_RECEIVE和SD_BOTH。方向取值为SD_SEND时，无论socket处于什么状态(recv阻塞，或空闲状态)，都会向对方发送一个FIN包，注意这点与closesocket的区别。此时本方进入FIN_WAIT_2状态，对方进入CLOSE_WAIT状态，本方依然可以调用recv接收数据；方向取值为SD_RECEIVE时，双发连接状态没有改变，依然处于ESTABLISHED状态，本方依然可以send数据，但是，如果对方再调用send方法，连接会被立即重置，同时向对方发送一个RST包，这个RST包是被动产生的，这点注意与closesocket的区别。

3. TCP关闭连接 - 不容易

 （1） 收到rst后，内核会立马释放该TCP连接所占用的内存资源（状态、数据）、以及端口号。   （2） 收到rst后，应用层首次读，read返回-1，并设置errno为ECONNRESET。POLLIN 会立刻再次触发，再read会返回0。   （3）  收到rst后，应用层首次写，（此时写操作返回EPIPE错误）内核向该进程发送一个SIGPIPE信号，该信号的默认行为是终止进程，因此进程必须捕获它以免不情愿地被终止。
   对于本端来讲，关闭一个TCP连接只有两种情况：   （1）RST，相当于重置了。   （2）关掉本端写（即发送FIN分节），而无法主动关闭对端写，也就是只能主动关闭半个连接，另外一个方向连接的关闭是对端主动进行的。
   （3）假如本端收到对端的FIN分节后（即read返回0），是无法判断对端究竟是close（对端也不读了）还是shutdown（对端还可以读，半关闭）。
    Q : 那么此时，我们再去wirte会怎么样呢？    1、客户端可能调用shutdown(cfd, SHUT_WR)，即单向关闭了它的写端，于是我read到0，这种情况我不想马上关闭这个连接，而是把给这个客户的回复都写完后再关闭。   2、客户端可能调用close(cfd)。这时我如果write(sfd, buf2,size2)，就会返回EPIPE错误。
    Q : 当read返回0后，该怎么办呢？     此时是否要close取决于你的应用。通常来说如果对方调用的是close，那么你也可以close。否则你不能close，例如对方发送一个包给你并shutdown write然后调用recv，这时候你还可以返回一个或多个包，连接此时处于半关闭状态，可以一直持续。  摘自 知乎 胡宇光 
    Q : FIN_WAIT2 和CLOSE_WAIT这两状态会一直持续下去么？ 
                                           【参考】    https://www.yuque.com/infuq/others/yyvoa7#cDrZq     https://blog.csdn.net/huangyimo/article/details/81297805     https://blog.csdn.net/qq_35733751/article/details/80146161    【补充面试题】
    1.如何避免TCP的TIME_WAIT状态（高并发） 

4. 如何关闭tcp连接

从TCP协议角度来看，一个已建立的TCP连接有两种关闭方式，一种是正常关闭，即四次挥手关闭连接；还有一种则是异常关闭，我们通常称之为连接重置（RESET)。
        首先说一下正常关闭时四次挥手的状态变迁，关闭连接的主动方状态变迁是FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT，而关闭连接的被动方的状态变迁是CLOSE_WAIT->LAST_ACK->TIME_WAIT。在四次挥手过程中ACK包都是协议栈自动完成的，而FIN包则必须由应用层通过closesocket或shutdown主动发送，通常连接正常关闭后，recv会得到返回值0，send会得到错误码10058。
        除此之外，在我们的日常应用中，连接异常关闭的情况也很多。比如应用程序被强行关闭、本地网络突然中断(禁用网卡、网线拔出)、程序处理不当等都会导致连接重置，连接重置时将会产生RST包，同时网络络缓冲区中未接收（发送）的数据都将丢失。连接重置后，本方send或recv会得到错误码10053(closesocket时是10038)，对方recv会得到错误码10054，send则得到错误码10053(closesocket时是10054)。
        操作系统为我们提供了两个函数来关闭一个TCP连接，分别是closesocket和shutdown。通常情况下，closesocket会向对方发送一个FIN包，但是也有例外。比如有一个工作线程正在调用recv接收数据，此时外部调用closesocket，会导致连接重置，同时向对方发送一个RST包，这个RST包是由本方主动产生的。
        shutdown可以用来关闭指定方向的连接，该函数接收两个参数，一个是套接字，另一个是关闭的方向，可用值为SD_SEND,SD_RECEIVE和SD_BOTH。方向取值为SD_SEND时，无论socket处于什么状态(recv阻塞，或空闲状态)，都会向对方发送一个FIN包，注意这点与closesocket的区别。此时本方进入FIN_WAIT_2状态，对方进入CLOSE_WAIT状态，本方依然可以调用recv接收数据；方向取值为SD_RECEIVE时，双发连接状态没有改变，依然处于ESTABLISHED状态，本方依然可以send数据，但是，如果对方再调用send方法，连接会被立即重置，同时向对方发送一个RST包，这个RST包是被动产生的，这点注意与closesocket的区别。

5. tcp连接的断开

TCP的断开就是经过四次挥手：
                                          
 这是正常的情况，客户端主动tcp连接断开的过程。客户端先是发送一个FIN为一的报文，然后进入FIN_WAIT_1的状态。
   服务器收到FIN报文后，发送一个ACK报文，然后进入CLOSED_WAIT状态。
   客户端收到服务器的ACK报文进入FIN_WAIT_2状态。
   等到服务器觉得他数据处理好了，可以关闭的时候，会发送一个FIN报文，然后进入LAST_ACK。等待最后一个应答。
   让客户端收到服务器FIN报文，就进入TIME_WAIT状态了，随后发送最后一个ACK报文，然后close。
   客户端再等待2msl后也自己主动关闭。而只有主动关闭的情况下，才会有TIME_WAIT。
  
 那么为什么四次挥手需要四次呢？
   三次握手其实就是在第二次把ACK和SYN两个报文合并成一个发，但是断开的过程可能还有一方需要处理下数据，需要延长点时间，等处理好再发FIN，所以就比三次握手多了一次。
  
 这里还有一个问题，为什么需要TIME_WAIT，然后到close需要2msl的时间呢？
  
 先说下什么是MSL，也就是报文的最长生存时间，超过这个时间的报文就要被丢弃掉。tcp是基于ip的，ip上有个生存时间TTL,是ip报文可以经过的最大路由数量，每经过一个路由就减1，减到0，ip报文就丢弃掉，然后通过ICMP通知源主机，我们的ping也算是经过这个。当然msl和ttl还是有区别的，msl是时间，ttl是路由数量，msl也是大于等于ttl的。在linux中，2msl默认是60秒。
  
 前文也说了，只有主动发起断开连接的进程才会有time wait状态。time wait+2msl有两个原因：
   1.防止旧连接的数据包
                                          
 像这个seq 301的包，如果因为网络的原因被延迟了，而没有time wait或者很短，那么连接断开后，又建立新的连接，这个时候这个包到了，可能就导致数据紊乱了。而2msl可以保证两个方向的包在断开前丢弃掉。
  
 2.保证正确的断开连接
   2msl的时间也是保证第四个报文的ack可以被被动关闭方接收到。
                                          
 如图，假设time wait比较短或者没有，当最后的ack报文丢失的时候。客户端已经close了，而服务器一直处于last ack的状态。这样连接就不能正常断开了。而如果有time wait +2msl这个情况就可以避免。假设服务器没有收到最后一个ack报文，服务器会重发FIN等待客户端的ack。
   这样就可以保证不会出现一端断开，另外一端没有断开的情况了。
  
 有时候我们在服务器上会看到很多time wait。time wait一般就是服务器主动发起的断开请求才会产生的状态。所以time wait过多，第一个是系统资源会大量消耗，还有是端口如果占的太多，会导致没办法创建新连接。这个时候可以把linux的net.ipv4.tcp_tw_reuse开启，置为1，可以复用time wait超过1秒的连接。
  
 这边再说说tcp的保活机制。也就是怎么长期维持客户端和服务端的连接。
   在一个时间段内，如果没有连接等相关活动，tcp的保活机制会定期发探测报文，如果连续几个探测报文就没有回应，就将错误信息报告给系统，系统通知上层应用。
  
 在 Linux 内核可以有对应的参数可以设置保活时间、保活探测的次数、保活探测的时间间隔，以下都为
   默认值：
   tcp_keepalive_time=7200：表示保活时间是 7200 秒（2⼩时），也就 2 小时内如果没有任何连接
   相关的活动，则会启动保活机制
   tcp_keepalive_intvl=75：表示每次检测间隔 75 秒；
   tcp_keepalive_probes=9：表示检测 9 次无响应，认为对⽅方是不不可达的，从⽽而中断本次的连接。
   也就是说在 Linux 系统中，最少需要经过 2 小时 11 分 15 秒才可以发现一个「死亡」连接。
   当然这个时间也可以自己配置。

6. TCP连接会断开吗?

理论上是不会的。
理想状态下，一个 TCP 连接可以被长期保持。然而，在实际应用中，客户端或服务器端上维持的一个看似正常的 TCP 连接可能已经断连。TCP 连接主要受到两个方面的影响而导致断连：网络中间节点和客户端 / 服务器节点参与通信的两方节点？
在实际网络应用中，两个主机之间的通信往往需要穿越多个中间节点，例如路由器、网关、防火墙等。因此，两个主机之间 TCP 连接的保持同样会受到中间节点的影响，尤其是会受到防火墙（软件或硬件防火墙）的限制。防火墙是一种装置，有多种不同的实现方式（软件实现、硬件设备实现或是软硬件相结合实现），它需要依据一系列规则对进出的信息流进行扫描，并允许安全（符合规则）的信息交互、阻止不安全（违反规则）的信息交互。防火墙的工作特性决定了要维护一个网络连接就需要耗费较多的资源，并且企业防火墙常常位于企业网络的出入口，长时间维护非活跃的 TCP 连接必将导致网络性能的下降。因此，大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致 TCP 连接断连。类似的，如果中间节点异常导致来自客户端关闭连接的请求无法传递到服务器端，也将导致服务器端的相应连接发生断连。

7. tcp连接断开有哪些状态

理论上是不会的。
理想状态下，一个 TCP 连接可以被长期保持。然而，在实际应用中，客户端或服务器端上维持的一个看似正常的 TCP 连接可能已经断连。TCP 连接主要受到两个方面的影响而导致断连：网络中间节点和客户端 / 服务器节点参与通信的两方节点？
在实际网络应用中，两个主机之间的通信往往需要穿越多个中间节点，例如路由器、网关、防火墙等。因此，两个主机之间 TCP 连接的保持同样会受到中间节点的影响，尤其是会受到防火墙（软件或硬件防火墙）的限制。防火墙是一种装置，有多种不同的实现方式（软件实现、硬件设备实现或是软硬件相结合实现），它需要依据一系列规则对进出的信息流进行扫描，并允许安全（符合规则）的信息交互、阻止不安全（违反规则）的信息交互。防火墙的工作特性决定了要维护一个网络连接就需要耗费较多的资源，并且企业防火墙常常位于企业网络的出入口，长时间维护非活跃的 TCP 连接必将导致网络性能的下降。因此，大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致 TCP 连接断连。类似的，如果中间节点异常导致来自客户端关闭连接的请求无法传递到服务器端，也将导致服务器端的相应连接发生断连。

8. tcp连接断开的状态有哪些

理论上是不会的。
理想状态下，一个 TCP 连接可以被长期保持。然而，在实际应用中，客户端或服务器端上维持的一个看似正常的 TCP 连接可能已经断连。TCP 连接主要受到两个方面的影响而导致断连：网络中间节点和客户端 / 服务器节点参与通信的两方节点？
在实际网络应用中，两个主机之间的通信往往需要穿越多个中间节点，例如路由器、网关、防火墙等。因此，两个主机之间 TCP 连接的保持同样会受到中间节点的影响，尤其是会受到防火墙（软件或硬件防火墙）的限制。防火墙是一种装置，有多种不同的实现方式（软件实现、硬件设备实现或是软硬件相结合实现），它需要依据一系列规则对进出的信息流进行扫描，并允许安全（符合规则）的信息交互、阻止不安全（违反规则）的信息交互。防火墙的工作特性决定了要维护一个网络连接就需要耗费较多的资源，并且企业防火墙常常位于企业网络的出入口，长时间维护非活跃的 TCP 连接必将导致网络性能的下降。因此，大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致 TCP 连接断连。类似的，如果中间节点异常导致来自客户端关闭连接的请求无法传递到服务器端，也将导致服务器端的相应连接发生断连。