【TCP/IP网络编程】：07优雅地断开套接字连接

本篇文章简单讨论了TCP套接字半关闭的相关知识。

通常来说，TCP建立连接的过程相对稳定，因为此时并未开始进行数据交换；而断开连接的过程由于已发生了数据交换，可能会发生一些预想不到的情况。

单方面断开连接带来的问题

前文所述的内容中，我们直接调用了close函数进行了完全断开连接，这就意味着本端既无法再发送数据，也不能再接收数据了。而如果本端仅仅希望不再发送数据，还能够接收数据的话，直接调用close完全断开连接则显得不够优雅。因此，我们需要一种“只关闭一部分数据交换中使用的流”（Half-close）的方法。

 单方面断开连接

套接字和流（Stream）

两台主机通过套接字建立连接后进入可交换数据的状态，又称为“流形成的状态”。每台主机都拥有单独的输入流和输出流，并和对端的输出流和输入流相匹配而形成两个I/O流。

 套接字中形成的两个I/O流

针对优雅断开的shutdown函数

shutdown可用来断开双向I/O流中的一个。

#include <sys/socket.h>

int shutdown(int sock, int howto);
    -> 成功时返回0，失败时返回-1

其中，第二个参数决定断开流的方式：

• SHUT_RD：断开输入流
• SHUT_WR：断开输出流
• SHUT_RDWR：同时断开两个I/O流

所谓断开流，其实是断开套接字与其I/O缓冲区之间的通道。因此，SHUT_RD断开输入流，套接字便无法接收数据，即使输入缓冲收到数据也会被抹去，且无法调用输入相关函数；SHUT_WR断开输出流，套接字便无法传输数据，但如果输出缓冲还留有数据，仍然可以传递至目标主机。

为何需要半关闭

半关闭主要作用有两方面。其一，向目标主机发出一个数据传输结束的信号（EOF），使对端感知到本端数据已经发送完成而可以进行其他动作了（这个作用close函数也可以完成）；其二，如果本端在数据发送完成后还需要接收对端的反馈信息，则需要调用shutdown函数仅进行输出流的关闭（半关闭，这一点close函数无法实现）。

基于半关闭的文件传输程序

下面以基于半关闭的文件传输程序做结，来展示shutdown半关闭的作用。

 文件传输数据流图 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 30
void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int serv_sd, clnt_sd;
    FILE * fp;
    char buf[BUF_SIZE];
    int read_cnt;
    
    struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
    socklen_t clnt_adr_sz;
    
    if(argc!=2) {
        printf("Usage: %s <port>
", argv[0]);
        exit(1);
    }
    
    fp=fopen("file_server.c", "rb"); 
    serv_sd=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);   
    
    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family=AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
    serv_adr.sin_port=htons(atoi(argv[1]));
    
    bind(serv_sd, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr));
    listen(serv_sd, 5);
    
    clnt_adr_sz=sizeof(clnt_adr);    
    clnt_sd=accept(serv_sd, (struct sockaddr*)&clnt_adr, &clnt_adr_sz);
    
    while(1)
    {
        read_cnt=fread((void*)buf, 1, BUF_SIZE, fp);
        if(read_cnt<BUF_SIZE)
        {
            write(clnt_sd, buf, read_cnt);
            break;
        }
        write(clnt_sd, buf, BUF_SIZE);
    }
    
    shutdown(clnt_sd, SHUT_WR);    
    read(clnt_sd, buf, BUF_SIZE);
    printf("Message from client: %s 
", buf);
    
    fclose(fp);
    close(clnt_sd); close(serv_sd);
    return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc('
', stderr);
    exit(1);
}

flie_server

file_server

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 30
void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int sd;
    FILE *fp;
    
    char buf[BUF_SIZE];
    int read_cnt;
    struct sockaddr_in serv_adr;
    if(argc!=3) {
        printf("Usage: %s <IP> <port>
", argv[0]);
        exit(1);
    }
    
    fp=fopen("receive.dat", "wb");
    sd=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);   

    memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
    serv_adr.sin_family=AF_INET;
    serv_adr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
    serv_adr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));

    connect(sd, (struct sockaddr*)&serv_adr, sizeof(serv_adr));
    
    while((read_cnt=read(sd, buf, BUF_SIZE ))!=0)
        fwrite((void*)buf, 1, read_cnt, fp);
    
    puts("Received file data");
    write(sd, "Thank you", 10);
    fclose(fp);
    close(sd);
    return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc('
', stderr);
    exit(1);
}

运行结果