4 个实验，彻底搞懂 TCP 连接的断开，实战 nginx 张宴

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我们来思考一个问题：TCP 连接的断开是谁发起的？程序本身还是操作系统？

我们来看一段非常简单的 TCP 连接创建与断开的代码

tcpAddr, _ := net.ResolveTCPAddr("tcp", "127.0.0.1:20880")

conn, err := net.DialTCP("tcp", nil, tcpAddr)

if err != nil {

fmt.Println("Client connect error ! " + err.Error())

return

}

defer func() {

err := conn.Close()

fmt.Println("Client connect closed !")

if err != nil {

fmt.Println(err)

}

}()

fmt.Println(conn.LocalAddr().String() + " : Client connected!")

time.Sleep(10 * time.Second)

运行后，效果如下，也符合我们预期：当程序打印?Client connected!?时，能看到连接，当打印?Client connect closed!?时，连接断开

如果我们在连接断开前使用?kill -9?强杀进程呢？（这里我用了两台电脑来测试）

我们发现?conn.Close()?并没有执行，但四次挥手还是发生了！

查阅资料发现如下结论：

a、b 两个正常连接的对端进程。假如 b 进程没有调用 close 就异常终止，那么发送 FIN 包是内核 OS 代劳

断电/断网时的连接是怎样断开的

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我们通过上面的实验发现就算进程异常终止，操作系统也会帮忙发起四次挥手

但如果是断电或断网的情况下，操作系统就无法代劳了，这时会怎样呢？为了便于测试，这里用两台电脑，client 连接 server，断开 server 的网络来模拟断网断电情况。

可以肯定的是?断网，断电后，连接不会立即断开?，那么后续连接是否会断开呢？我们分成下面几种情况来看

断网时有数据传输

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断网时如果有数据发送，由于收不到 ACK，所以会重试，但并不会无限重试下去，达到一定的重发次数之后，如果仍然没有任何确认应答返回，就会判断为网络或者对端主机发生了异常，强制关闭连接。此时的关闭是直接关闭，而没有挥手（数据都发不出去，还挥啥手），Linux 下的设置为

最小重传时间是 200ms 最大重传时间是 120s 重传次数为 15

断网时没有数据传输

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断网时如果没有数据传输，还得看 TCP 连接的 KeepAlive 是否打开，关于 TCP 的 KeepAlive 简介如下：

• TCP KeepAlive 是一种在不影响数据流内容的情况下探测对方的方式，采用?保活计时器?实现，当计时器被触发时，一端发送保活报文，另一端接收到报文后发送 ACK 响应

• 它并不是 TCP 的规范，但大部分的实现都提供了这一机制

• 该机制存在争议，有的人保活机制应该在应用程序中实现

开启 KeepAlive

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操作系统中有这么几个参数控制 KeepAlive 的配置：

• Keepalive_time：空闲时间，即多长时间连接没有发送数据时开始 KeepAlive 检测

• Keepalive_intvl：发送间隔时间，即上述代码的设置

• Keepalive_probs：最多发送多少个检测数据包

在 Linux 上可以通过如下文件查看

cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time

cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl

cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes

如果按照这个默认值来看，得 2 小时没有数据传输，KeepAlive 才开始工作！

而在 Go 中只有两个参数可以设置：

conn.SetKeepAlive(true)

conn.SetKeepAlivePeriod(5 * time.Second)

其中第二个 SetKeepAlivePeriod 源码是这样的：

func setKeepAlivePeriod(fd *netFD, d time.Duration) error {

// The kernel expects seconds so round to next highest second

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secs := int(roundDurationUp(d, time.Second))

if err := fd.pfd.SetsockoptInt(syscall.IPPROTO_TCP, sysTCP_KEEPINTVL, secs); err != nil {

return wrapSyscallError("setsockopt", err)

}

err := fd.pfd.SetsockoptInt(syscall.IPPROTO_TCP, syscall.TCP_KEEPALIVE, secs)

runtime.KeepAlive(fd)

return wrapSyscallError("setsockopt", err)

}

SetKeepAlivePeriod 的参数同时设置了 tcp_keepalive_intvl 和 tcp_keepalive_time，tcp_keepalive_probes 没法设置

做个简单测试：client 开启 KeepAlive 连接 server 后，什么数据都不发送，把 server 的网断掉，可以看到 KeepAlive 心跳包，一段时间后连接被置为 CLOSED 状态

关闭 KeepAlive

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关闭 KeepAlive 后，如果没有数据传输，连接永远不会断开

断网后 server 重启再恢复

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再思考一个场景，如果 client 与 server 建立连接后，没有数据传输，断掉 server 端的网络，这时如果把 server 程序重启一下，再恢复网络，那这条连接还能用吗？

如果 server 重启后，client 还是不发数据，那这条连接看起来还是可用的，因为他们根本不知道对方是个什么情况，但如果此时 client 发送一点数据给 server，你会发现 server 会发送一个 RST 给 client，然后 client 就断开连接了

总结

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除了正常情况之外，本文从 TCP 连接断开的角度结合实验给出了一些结论：

• TCP 连接断开的?挥手?，在进程崩溃时，会由操作系统内核代劳