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隨著互聯(lián)網的發(fā)展，TCP作為網絡傳輸協(xié)議的優(yōu)勢日益凸顯。然而，由于網絡環(huán)境的復雜性，TCP連接不可避免地會出現(xiàn)異常情況，例如網絡中斷、服務器宕機等問題，這將導致TCP連接斷開。為了保證應用的可靠性和穩(wěn)定性，需要實現(xiàn)TCP自動重連功能。本文將介紹在Linux系統(tǒng)下實現(xiàn)TCP自動重連的方法和使用。
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一、Linux系統(tǒng)下TCP自動重連的實現(xiàn)方法
TCP自動重連功能的實現(xiàn)方法分為兩種，即基于select函數(shù)和基于信號處理函數(shù)。
1.基于select函數(shù)的實現(xiàn)
select函數(shù)可以同時監(jiān)測多個文件描述符的IO狀態(tài)。因此，我們可以在TCP連接斷開時，使用select函數(shù)來監(jiān)測連接是否可用，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;//設置select函數(shù)的超時時間，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
printf(“select error! %s\n”, strerror(errno));
break;
}
else if(select(fd+1,&rset,&wset,&eset,&tm) == 0){//連接超時
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.基于信號處理函數(shù)的實現(xiàn)
在Linux系統(tǒng)中，TCP連接的異常情況通常會引起SIGPIPE信號的發(fā)生。因此，我們可以在程序中設置SIGPIPE信號的處理函數(shù)，當TCP連接斷開時，重新連接。具體代碼如下所示：
“`
void sigpipe_handler(int signo){
printf(“recv sigpipe!\n”);
//進行重連
}
signal(SIGPIPE, sigpipe_handler);//設置SIGPIPE信號的處理函數(shù)
“`
二、Linux系統(tǒng)下TCP自動重連的使用方法
了解了TCP自動重連的實現(xiàn)方法之后，下面我們介紹如何在Linux系統(tǒng)中使用TCP自動重連功能。
1.網絡編程中的TCP自動重連
在網絡編程中，TCP自動重連功能通常用于客戶端與服務器之間的連接。例如一個網絡游戲客戶端，如果服務器崩潰或者網絡中斷時，需要自動重新連接服務器，以保證游戲的穩(wěn)定性。下面是一個簡單的網絡游戲客戶端的例子：
“`
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
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.上層應用程序中的TCP自動重連
在上層應用程序中，TCP自動重連功能可以用于各種客戶端與服務器之間的連接，例如數(shù)據庫連接、消息隊列連接等。在此我們以數(shù)據庫連接為例。
在使用MySQL數(shù)據庫時，如果連接斷開，需要重新連接數(shù)據庫以保證數(shù)據不丟失。下面是一個簡單的MySQL數(shù)據庫連接的例子：
“`
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)據庫出錯
printf(“mysql real connect error! %s\n”, mysql_error(&mysql));
}
else{
printf(“mysql real connect success!\n”);//連接MySQL數(shù)據庫成功，退出循環(huán)
break;
}
mysql_close(&mysql);//關閉MySQL連接
sleep(3);//等待3秒重連
}
“`
三、
TCP自動重連功能對于保證應用程序的可靠性和穩(wěn)定性至關重要。本文介紹了Linux系統(tǒng)下實現(xiàn)TCP自動重連的兩種方法，即基于select函數(shù)和基于信號處理函數(shù)，并給出了具體的代碼實現(xiàn)和使用方法。我們相信這些方法會給廣大開發(fā)者提供實用性的幫助，促進網絡應用程序的開發(fā)和維護。
相關問題拓展閱讀：
- 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命令找到哪些服務正在調用該阻塞祥拆的端口； 再用kill -s 19 #進程編號#暫停掉該項服務，也可以直接kill掉； 這樣譽喚資源謹虛棗就釋放出來了
用完后關閉套接字就可以吧
close(sockfd);
tcp連接狀態(tài)詳解
unix的哲學是一切皆文件，可以把socket看成是一種特殊的文件，而一些socket函數(shù)就是對其進行的操作api（讀/寫IO、打開、關閉）。我們知道普通文件的打開操作（open）返回一個文件描述字，與之類似，socket()用于創(chuàng)建一個socket描述符（socket descriptor），它唯一標識一個socket。
當我們調用socket創(chuàng)建一個socket時，返回的socket描述字它存在于協(xié)議族（address family，AF_XXX）空間中，但沒有一個具體的地址。如果想要給它賦值一個地址，就必須調用bind()函數(shù)，
?sockfd即socket描述字，它是通過socket()函數(shù)創(chuàng)建了，唯一標識一個socket。bind()函數(shù)就是將給這個描述字綁定一個名字。
在將一個地址綁定到socket的時候，需要先將主機字節(jié)序轉換成為網絡字節(jié)序，而不要假定主機字節(jié)序跟網絡字節(jié)序一樣使用的是Big-Endian。由于這個問題曾引發(fā)過不少血案，謹記對主機字節(jié)序不要做任何假定，務必將其轉化為網絡字節(jié)序再賦給socket。
這里的主機字節(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)在內存中保存的順序，這個叫做主機序。引用標準的Big-Endian和Little-Endian的定義如下：
? ?listen函數(shù)的之一個參數(shù)即為要監(jiān)聽的socket描述字，第二個參數(shù)為socket可以接受的排隊的更大連接個數(shù)。listen函數(shù)表示等待客戶的連接請求。
? connect函數(shù)的之一個參數(shù)即為客戶端的socket描述字，第二參數(shù)為服務器的socket地址，第三個參數(shù)為socket地址的長度?？蛻舳送ㄟ^調用connect函數(shù)來建立與TCP服務器的連接。
?TCP服務器端依次調用socket()、bind()、listen()之后，就會監(jiān)聽指定的socket地址了。TCP客戶端依次調用socket()、connect()之后就向TCP服務器發(fā)送連接請求。TCP服務器監(jiān)聽到這個請求之后，就會調用accept()函數(shù)去接收請求，這樣連接就建立好了(在connect之后就建立好了三次連接)，之后就可以開始進行類似于普通文件的網絡I/O操作了。
?如果accpet成功，那么其返回值是由內核自動生成的一個全新的描述字，代表與客戶的TCP連接。
?accept的之一個參數(shù)為服務器的socket描述字，是服務器開始調用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。一個服務器通常通常僅僅只創(chuàng)建一個監(jiān)聽socket描述字，它在該服務器的生命周期內一直存在。內核為每個由服務器進程接受的客戶連接創(chuàng)建了一個已連接socket描述字，當服務器完成了對某個客戶的服務，相應的已連接socket描述字就被關閉。
?read函數(shù)是負責從fd中讀取內容.當讀成功時，read返回實際所讀的字節(jié)數(shù)，如果返回的值是0表示已經讀到文件的結束了，小于0表示出現(xiàn)了錯誤。如果錯誤為EINTR說明讀是由中斷引起的，如果是ECONNREST表示網絡連接出了問題。
?write函數(shù)將buf中的nbytes字節(jié)內容寫入文件描述符fd.成功時返回寫的字節(jié)數(shù)。失敗時返回-1，并設置errno變量。 在網絡程序中，當我們向昌碰套接字文件描述符寫時有倆種可能。1)write的返回值大于0，表示寫了部分或者是全部的數(shù)據。2)返回的值小于0，此時出現(xiàn)了錯誤
?在服務器與客戶端建立連接之后，會進行一些讀寫操作，完成了讀寫操作就要關閉相應的socket描述字，類似于操作完打開的文件要調用fclose關閉打開的文件。
?close一個TCP socket的缺省行為時把該socket標記為已關閉，然后立即返回到調用進程。該描述字不能再由調用進程使用，也就是說不能再作為read或write的之一個參數(shù)
?close操作只是使相應socket描述字的引用計數(shù)-1，只有當引用計數(shù)為0的時候，才會觸發(fā)TCP客戶端向服務器發(fā)送終止連接請求。
?我們知道tcp建立連接要進行“三次握手”，即巖李交換三個分組。大致流程如下：
客戶端向服務器發(fā)送一個SYN J
服務器向客粗迅遲戶端響應一個SYN K，并對SYN J進行確認ACK J+1
客戶端再想服務器發(fā)一個確認ACK K+1
socket中TCP的四次握手釋放連接詳解
?某個應用進程首先調用close主動關閉連接，這時TCP發(fā)送一個FIN M；另一端接收到FIN M之后，執(zhí)行被動關閉，對這個FIN進行確認。一段時間之后，服務端調用close關閉它的socket。這導致它的TCP也發(fā)送一個FIN N；接收到這個FIN的源發(fā)送端TCP對它進行確認,這樣每個方向上都有一個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，每個方向都必須單獨進行關閉。當一方完成它的數(shù)據發(fā)送任務后就可以發(fā)送一個FIN來終止這個方向的連接。收到FIN只意味著這個方向上沒有數(shù)據流動，但并不表示在另一個方向上沒有讀寫，所以要雙向的讀寫關閉需要四次握手，
3. time_wait狀態(tài)如何避免？
首先服務器可以設置SO_REUSEADDR套接字選項來通知內核，如果端口忙，但TCP連接位于TIME_WAIT狀態(tài)時可以重用端口。在一個非常有用的場景就是，如果你的服務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SO_REUSEADDR選項就可以避免TIME_WAIT狀態(tài)。
1.客戶端連接服務器的80服務，這時客戶端會啟用一個本地的端口訪問服務器的80，訪問完成后關閉此連接，立刻再次訪問服務器的
80，這時客戶端會啟用另一個本地的端口，而不是剛才使用的那個本地端口。原因就是剛才的那個連接還處于TIME_WAIT狀態(tài)。
2.客戶端連接服務器的80服務，這時服務器關閉80端口，立即再次重啟80端口的服務，這時可能不會成功啟動，原因也是服務器的連
接還處于TIME_WAIT狀態(tài)。
實戰(zhàn)分析：
狀態(tài)描述：
CLOSED：無連接是活動的或正在進行
LISTEN：服務器在等待進入呼叫
SYN_RECV：一個連接請求已經到達，等待確認
SYN_SENT：應用已經開始，打開一個連接
ESTABLISHED：正常數(shù)據傳輸狀態(tài)
FIN_WAIT1：應用說它已經完成
FIN_WAIT2：另一邊已同意釋放
ITMED_WAIT：等待所有分組死掉
CLOSING：兩邊同時嘗試關閉
TIME_WAIT：另一邊已初始化一個釋放
LAST_ACK：等待所有分組死掉
命令解釋：
如何盡量處理TIMEWAIT過多?
編輯內核文件/etc/sysctl.conf，加入以下內容：
net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示開啟SYN Cookies。當出現(xiàn)SYN等待隊列溢出時，啟用cookies來處理，可防范少量SYN攻擊，默認為0，表示關閉；
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，默認為0，表示關閉；
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示開啟TCP連接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默認為0，表示關閉。
net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系默認的 TIMEOUT 時間
然后執(zhí)行 /in/sysctl -p 讓參數(shù)生效.
/etc/sysctl.conf是一個允許改變正在運行中的Linux系統(tǒng)的接口，它包含一些TCP/IP堆棧和虛擬內存系統(tǒng)的高級選項，修改內核參數(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階段的連接狀態(tài)，理解這些是更深入了解tcp的基礎！
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網頁題目：Linux下TCP自動重連功能的實現(xiàn)與使用(linuxtcp自動重連)
新聞來源：http://www.dlmjj.cn/article/dpiipgh.html
