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隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，TCP作為網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的優(yōu)勢(shì)日益凸顯。然而，由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜性，TCP連接不可避免地會(huì)出現(xiàn)異常情況，例如網(wǎng)絡(luò)中斷、服務(wù)器宕機(jī)等問題，這將導(dǎo)致TCP連接斷開。為了保證應(yīng)用的可靠性和穩(wěn)定性，需要實(shí)現(xiàn)TCP自動(dòng)重連功能。本文將介紹在Linux系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)TCP自動(dòng)重連的方法和使用。
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一、Linux系統(tǒng)下TCP自動(dòng)重連的實(shí)現(xiàn)方法
TCP自動(dòng)重連功能的實(shí)現(xiàn)方法分為兩種，即基于select函數(shù)和基于信號(hào)處理函數(shù)。
1.基于select函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
select函數(shù)可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)文件描述符的IO狀態(tài)。因此，我們可以在TCP連接斷開時(shí)，使用select函數(shù)來監(jiān)測(cè)連接是否可用，如果可用則重新連接。具體代碼如下所示：
“`
int fd;//TCP連接的文件描述符
struct timeval tm;
tm.tv_sec = 3;//設(shè)置select函數(shù)的超時(shí)時(shí)間，3秒
tm.tv_usec = 0;
fd_set wset,rset,eset;//定義寫、讀、異常文件描述符
while(1){
FD_ZERO(&wset);
FD_ZERO(&rset);
FD_ZERO(&eset);
FD_SET(fd,&wset);
FD_SET(fd,&rset);
FD_SET(fd,&eset);
if(select(fd+1,&rset,&wset,&eset,&tm) == -1){//select函數(shù)出錯(cuò)
printf(“select error! %s\n”, strerror(errno));
break;
}
else if(select(fd+1,&rset,&wset,&eset,&tm) == 0){//連接超時(shí)
printf(“select timeout!\n”);
continue;
}
else if(FD_ISSET(fd,&eset)){//出現(xiàn)異常情況
printf(“connect exception!\n”);
close(fd);
//進(jìn)行重連
break;
}
else if(FD_ISSET(fd,&rset) || FD_ISSET(fd,&wset)){//連接可用
printf(“connect success!\n”);
break;
}
}
“`
2.基于信號(hào)處理函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
在Linux系統(tǒng)中，TCP連接的異常情況通常會(huì)引起SIGPIPE信號(hào)的發(fā)生。因此，我們可以在程序中設(shè)置SIGPIPE信號(hào)的處理函數(shù)，當(dāng)TCP連接斷開時(shí)，重新連接。具體代碼如下所示：
“`
void sigpipe_handler(int signo){
printf(“recv sigpipe!\n”);
//進(jìn)行重連
}
signal(SIGPIPE, sigpipe_handler);//設(shè)置SIGPIPE信號(hào)的處理函數(shù)
“`
二、Linux系統(tǒng)下TCP自動(dòng)重連的使用方法
了解了TCP自動(dòng)重連的實(shí)現(xiàn)方法之后，下面我們介紹如何在Linux系統(tǒng)中使用TCP自動(dòng)重連功能。
1.網(wǎng)絡(luò)編程中的TCP自動(dòng)重連
在網(wǎng)絡(luò)編程中，TCP自動(dòng)重連功能通常用于客戶端與服務(wù)器之間的連接。例如一個(gè)網(wǎng)絡(luò)游戲客戶端，如果服務(wù)器崩潰或者網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，需要自動(dòng)重新連接服務(wù)器，以保證游戲的穩(wěn)定性。下面是一個(gè)簡單的網(wǎng)絡(luò)游戲客戶端的例子：
“`
int fd;//TCP連接的文件描述符
while(1){
if(connect(fd,(struct sockaddr*)&serv_addr,sizeof(serv_addr)) == -1){//TCP連接出錯(cuò)
printf(“connect error! %s\n”, strerror(errno));
}
else{
printf(“connect success!\n”);
break;//連接成功，退出循環(huán)
}
sleep(3);//等待3秒重連
}
“`
2.上層應(yīng)用程序中的TCP自動(dòng)重連
在上層應(yīng)用程序中，TCP自動(dòng)重連功能可以用于各種客戶端與服務(wù)器之間的連接，例如數(shù)據(jù)庫連接、消息隊(duì)列連接等。在此我們以數(shù)據(jù)庫連接為例。
在使用MySQL數(shù)據(jù)庫時(shí)，如果連接斷開，需要重新連接數(shù)據(jù)庫以保證數(shù)據(jù)不丟失。下面是一個(gè)簡單的MySQL數(shù)據(jù)庫連接的例子：
“`
MYSQL mysql;
while(1){
mysql_init(&mysql);//初始化MySQL連接
if(!mysql_real_connect(&mysql,host,user,passwd,database,port,0,0)){//連接MySQL數(shù)據(jù)庫出錯(cuò)
printf(“mysql real connect error! %s\n”, mysql_error(&mysql));
}
else{
printf(“mysql real connect success!\n”);//連接MySQL數(shù)據(jù)庫成功，退出循環(huán)
break;
}
mysql_close(&mysql);//關(guān)閉MySQL連接
sleep(3);//等待3秒重連
}
“`
三、
TCP自動(dòng)重連功能對(duì)于保證應(yīng)用程序的可靠性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。本文介紹了Linux系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)TCP自動(dòng)重連的兩種方法，即基于select函數(shù)和基于信號(hào)處理函數(shù)，并給出了具體的代碼實(shí)現(xiàn)和使用方法。我們相信這些方法會(huì)給廣大開發(fā)者提供實(shí)用性的幫助，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的開發(fā)和維護(hù)。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- Linux 下怎么釋放 TCP 連接
- tcp連接狀態(tài)詳解
Linux 下怎么釋放 TCP 連接
先用ps命令找到哪些服務(wù)正在調(diào)用該阻塞祥拆的端口； 再用kill -s 19 #進(jìn)程編號(hào)#暫停掉該項(xiàng)服務(wù)，也可以直接kill掉； 這樣譽(yù)喚資源謹(jǐn)虛棗就釋放出來了
用完后關(guān)閉套接字就可以吧
close(sockfd);
tcp連接狀態(tài)詳解
unix的哲學(xué)是一切皆文件，可以把socket看成是一種特殊的文件，而一些socket函數(shù)就是對(duì)其進(jìn)行的操作api（讀/寫IO、打開、關(guān)閉）。我們知道普通文件的打開操作（open）返回一個(gè)文件描述字，與之類似，socket()用于創(chuàng)建一個(gè)socket描述符（socket descriptor），它唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)socket。
當(dāng)我們調(diào)用socket創(chuàng)建一個(gè)socket時(shí)，返回的socket描述字它存在于協(xié)議族（address family，AF_XXX）空間中，但沒有一個(gè)具體的地址。如果想要給它賦值一個(gè)地址，就必須調(diào)用bind()函數(shù)，
?sockfd即socket描述字，它是通過socket()函數(shù)創(chuàng)建了，唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)socket。bind()函數(shù)就是將給這個(gè)描述字綁定一個(gè)名字。
在將一個(gè)地址綁定到socket的時(shí)候，需要先將主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換成為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序，而不要假定主機(jī)字節(jié)序跟網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序一樣使用的是Big-Endian。由于這個(gè)問題曾引發(fā)過不少血案，謹(jǐn)記對(duì)主機(jī)字節(jié)序不要做任何假定，務(wù)必將其轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序再賦給socket。
這里的主機(jī)字節(jié)序就是我們平常說的大端和小端模式：不同的CPU有不同的字節(jié)序類型，這些字節(jié)序是指整數(shù)在內(nèi)存中保存的順序，這個(gè)叫做主機(jī)序。引用標(biāo)準(zhǔn)的Big-Endian和Little-Endian的定義如下：
? ?listen函數(shù)的之一個(gè)參數(shù)即為要監(jiān)聽的socket描述字，第二個(gè)參數(shù)為socket可以接受的排隊(duì)的更大連接個(gè)數(shù)。listen函數(shù)表示等待客戶的連接請(qǐng)求。
? connect函數(shù)的之一個(gè)參數(shù)即為客戶端的socket描述字，第二參數(shù)為服務(wù)器的socket地址，第三個(gè)參數(shù)為socket地址的長度?？蛻舳送ㄟ^調(diào)用connect函數(shù)來建立與TCP服務(wù)器的連接。
?TCP服務(wù)器端依次調(diào)用socket()、bind()、listen()之后，就會(huì)監(jiān)聽指定的socket地址了。TCP客戶端依次調(diào)用socket()、connect()之后就向TCP服務(wù)器發(fā)送連接請(qǐng)求。TCP服務(wù)器監(jiān)聽到這個(gè)請(qǐng)求之后，就會(huì)調(diào)用accept()函數(shù)去接收請(qǐng)求，這樣連接就建立好了(在connect之后就建立好了三次連接)，之后就可以開始進(jìn)行類似于普通文件的網(wǎng)絡(luò)I/O操作了。
?如果accpet成功，那么其返回值是由內(nèi)核自動(dòng)生成的一個(gè)全新的描述字，代表與客戶的TCP連接。
?accept的之一個(gè)參數(shù)為服務(wù)器的socket描述字，是服務(wù)器開始調(diào)用socket()函數(shù)生成的，稱為監(jiān)聽socket描述字；而accept函數(shù)返回的是已連接的socket描述字。一個(gè)服務(wù)器通常通常僅僅只創(chuàng)建一個(gè)監(jiān)聽socket描述字，它在該服務(wù)器的生命周期內(nèi)一直存在。內(nèi)核為每個(gè)由服務(wù)器進(jìn)程接受的客戶連接創(chuàng)建了一個(gè)已連接socket描述字，當(dāng)服務(wù)器完成了對(duì)某個(gè)客戶的服務(wù)，相應(yīng)的已連接socket描述字就被關(guān)閉。
?read函數(shù)是負(fù)責(zé)從fd中讀取內(nèi)容.當(dāng)讀成功時(shí)，read返回實(shí)際所讀的字節(jié)數(shù)，如果返回的值是0表示已經(jīng)讀到文件的結(jié)束了，小于0表示出現(xiàn)了錯(cuò)誤。如果錯(cuò)誤為EINTR說明讀是由中斷引起的，如果是ECONNREST表示網(wǎng)絡(luò)連接出了問題。
?write函數(shù)將buf中的nbytes字節(jié)內(nèi)容寫入文件描述符fd.成功時(shí)返回寫的字節(jié)數(shù)。失敗時(shí)返回-1，并設(shè)置errno變量。 在網(wǎng)絡(luò)程序中，當(dāng)我們向昌碰套接字文件描述符寫時(shí)有倆種可能。1)write的返回值大于0，表示寫了部分或者是全部的數(shù)據(jù)。2)返回的值小于0，此時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤
?在服務(wù)器與客戶端建立連接之后，會(huì)進(jìn)行一些讀寫操作，完成了讀寫操作就要關(guān)閉相應(yīng)的socket描述字，類似于操作完打開的文件要調(diào)用fclose關(guān)閉打開的文件。
?close一個(gè)TCP socket的缺省行為時(shí)把該socket標(biāo)記為已關(guān)閉，然后立即返回到調(diào)用進(jìn)程。該描述字不能再由調(diào)用進(jìn)程使用，也就是說不能再作為read或write的之一個(gè)參數(shù)
?close操作只是使相應(yīng)socket描述字的引用計(jì)數(shù)-1，只有當(dāng)引用計(jì)數(shù)為0的時(shí)候，才會(huì)觸發(fā)TCP客戶端向服務(wù)器發(fā)送終止連接請(qǐng)求。
?我們知道tcp建立連接要進(jìn)行“三次握手”，即巖李交換三個(gè)分組。大致流程如下：
客戶端向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)SYN J
服務(wù)器向客粗迅遲戶端響應(yīng)一個(gè)SYN K，并對(duì)SYN J進(jìn)行確認(rèn)ACK J+1
客戶端再想服務(wù)器發(fā)一個(gè)確認(rèn)ACK K+1
socket中TCP的四次握手釋放連接詳解
?某個(gè)應(yīng)用進(jìn)程首先調(diào)用close主動(dòng)關(guān)閉連接，這時(shí)TCP發(fā)送一個(gè)FIN M；另一端接收到FIN M之后，執(zhí)行被動(dòng)關(guān)閉，對(duì)這個(gè)FIN進(jìn)行確認(rèn)。一段時(shí)間之后，服務(wù)端調(diào)用close關(guān)閉它的socket。這導(dǎo)致它的TCP也發(fā)送一個(gè)FIN N；接收到這個(gè)FIN的源發(fā)送端TCP對(duì)它進(jìn)行確認(rèn),這樣每個(gè)方向上都有一個(gè)FIN和ACK。
為什么要三次握手
由于tcp連接是全雙工的，存在著雙向的讀寫通道，每個(gè)方向都必須單獨(dú)進(jìn)行關(guān)閉。當(dāng)一方完成它的數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后就可以發(fā)送一個(gè)FIN來終止這個(gè)方向的連接。收到FIN只意味著這個(gè)方向上沒有數(shù)據(jù)流動(dòng)，但并不表示在另一個(gè)方向上沒有讀寫，所以要雙向的讀寫關(guān)閉需要四次握手，
3. time_wait狀態(tài)如何避免？
首先服務(wù)器可以設(shè)置SO_REUSEADDR套接字選項(xiàng)來通知內(nèi)核，如果端口忙，但TCP連接位于TIME_WAIT狀態(tài)時(shí)可以重用端口。在一個(gè)非常有用的場(chǎng)景就是，如果你的服務(wù)器程序停止后想立即重啟，而新的套接字依舊希望使用同一端口，此時(shí)SO_REUSEADDR選項(xiàng)就可以避免TIME_WAIT狀態(tài)。
1.客戶端連接服務(wù)器的80服務(wù)，這時(shí)客戶端會(huì)啟用一個(gè)本地的端口訪問服務(wù)器的80，訪問完成后關(guān)閉此連接，立刻再次訪問服務(wù)器的
80，這時(shí)客戶端會(huì)啟用另一個(gè)本地的端口，而不是剛才使用的那個(gè)本地端口。原因就是剛才的那個(gè)連接還處于TIME_WAIT狀態(tài)。
2.客戶端連接服務(wù)器的80服務(wù)，這時(shí)服務(wù)器關(guān)閉80端口，立即再次重啟80端口的服務(wù)，這時(shí)可能不會(huì)成功啟動(dòng)，原因也是服務(wù)器的連
接還處于TIME_WAIT狀態(tài)。
實(shí)戰(zhàn)分析：
狀態(tài)描述：
CLOSED：無連接是活動(dòng)的或正在進(jìn)行
LISTEN：服務(wù)器在等待進(jìn)入呼叫
SYN_RECV：一個(gè)連接請(qǐng)求已經(jīng)到達(dá)，等待確認(rèn)
SYN_SENT：應(yīng)用已經(jīng)開始，打開一個(gè)連接
ESTABLISHED：正常數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)
FIN_WAIT1：應(yīng)用說它已經(jīng)完成
FIN_WAIT2：另一邊已同意釋放
ITMED_WAIT：等待所有分組死掉
CLOSING：兩邊同時(shí)嘗試關(guān)閉
TIME_WAIT：另一邊已初始化一個(gè)釋放
LAST_ACK：等待所有分組死掉
命令解釋：
如何盡量處理TIMEWAIT過多?
編輯內(nèi)核文件/etc/sysctl.conf，加入以下內(nèi)容：
net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示開啟SYN Cookies。當(dāng)出現(xiàn)SYN等待隊(duì)列溢出時(shí)，啟用cookies來處理，可防范少量SYN攻擊，默認(rèn)為0，表示關(guān)閉；
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示開啟重用。允許將TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP連接，默認(rèn)為0，表示關(guān)閉；
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示開啟TCP連接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默認(rèn)為0，表示關(guān)閉。
net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系默認(rèn)的 TIMEOUT 時(shí)間
然后執(zhí)行 /in/sysctl -p 讓參數(shù)生效.
/etc/sysctl.conf是一個(gè)允許改變正在運(yùn)行中的Linux系統(tǒng)的接口，它包含一些TCP/IP堆棧和虛擬內(nèi)存系統(tǒng)的高級(jí)選項(xiàng)，修改內(nèi)核參數(shù)永久生效。
簡單來說，就是打開系統(tǒng)的TIMEWAIT重用和快速回收。
本文主要講述了socket的主要api，以及tcp的連接過程和其中各個(gè)階段的連接狀態(tài)，理解這些是更深入了解tcp的基礎(chǔ)！
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標(biāo)題名稱：Linux下TCP自動(dòng)重連功能的實(shí)現(xiàn)與使用(linuxtcp自動(dòng)重連)
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