信鸽头条
编程开发人员只有知道这些异常现象,才敢说真正懂了TCP协议

2019-07-27 14:04:12   来源:课工场郑州翔天信鸽

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很多编程开发人员认为只知道socket接口怎么使用就可以了,TCP/IP没用。如果参加工作,定位过线上问题就会知道,事实并非如此。
如果应用在局域网内,设备一切正常还好,一旦出现交换机不稳定、物理服务器宕机或者其他异常的情况,如果还只停留在套接字接口的理解层面将无法解决。因此,深入的了解TCP/IP协议对分析异常问题有很大帮助。
网络通信常见的架构主要有客户端和服务端2个部分,然而在实际工作中,环境要更加复杂。在客户端和服务端之间可能会有多种不同类和数量的设备,这些设备都会增加网络通信的复杂性,也会导致程序开发容错更加繁琐。
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异常情况分析
软件开发人员在工作中要了解这些异常情况才能更好的解决问题,将来游刃有余的处理各种突发情况。
1、试图与一个不存在的端口建立连接(主机正常)
这里所说的不存在的端口是指服务器端没有程序监听在该端口。我们客户端就调用connect,试图与其建立连接,这个时候会发生什么呢?
在这种情况下,我们的客户端往往会出现以下异常内容:
[Errno 111] Connection refused(连接拒绝)

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服务端这时本来就没有程序监听在这个接口,因此无法完成连接的建立过程。其实当客户端的SYNC包到达服务端的时候,TCP协议没有找到监听的套接字,就会向客户发送一个错误的报文,告诉客户端产生了错误。这个报文就是一个包含RST的报文。
这种情况很容易模拟,只需要写一个小程序,连接服务器上没有监听的端口即可。
2、尝试和某端口建立连接但该主机已经宕机
某台服务器主机宕机是比较常见的,而客户端并不知情,依然会尝试与其建立连接。这种场景主要分为2种情况,一种是刚刚宕机,一种是宕机了很长时间。
 
这主要和ARP协议有关,ARP会在本地缓存失效,TCP客户端就向目的服务端发送数据包。
如果是刚刚宕机,这时客户端是可以向服务端发送数据包的,但是由于服务器宕机,因此不会和客户端发送任何回复。
客户端不知道服务器宕机,因此会重复的发送SYNC数据包,几乎每隔几秒就会发送一次,具体时间和TCP协议相关,不同的操作系统实现可能会稍有差别。
TCP协议.jpg

3、建立连接时,服务器应用被阻塞或者僵死
很多开发人员在工作中都会遇到这种情况,如果仅仅应用程序僵死,而内核没有僵死,会出现什么现象?TCP三次能否完成,客户端是否可以收发数据呢?
在用户层面,服务端通过accept接口返回一个新的套接字,就可以和客户端进行数据往来。

TCP协议2.jpg
简单来说,accept返回结果说明3次握手完成了,否则就会被阻塞。三次握手的本质就是客户端和服务端不断交流的过程,这个过程就是通过3个数据包完成的,而这些实际上都是在内核中完成的。总的来说,TCP的客户端是否可以发送数据和服务端程序是否工作没有任何关系。
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