54-套接字选项（SO_LINGER）

SO_LINGER 是相当复杂的选项之一，它主要影响 close 和 shutdown 函数的行为（参考 man 手册），为了方便讨论，后面我以 close 为例。

在不同的平台上，SO_LINGER 选项表现行为也不一样，不同的类 unix 系统不一样，windows 和 linux 也不一样，这实在是太麻烦了。本文将在 centos7 上对此选项的行为进行分析，然后不加证明的引用一篇针对 SO_LINGER 在不同平台上进行交叉实验的结果。

1. 程序路径

代码托管在 gitos 上，请使用下面的命令获取：

git clone https://git.oschina.net/ivan_allen/unp.git

如果你已经 clone 过这个代码了，请使用 git pull 更新一下。本节程序所使用的程序路径是 unp/program/options/opt。

2. SO_LINGER 的作用

该选项只对面向连接的（connection-oriented）的协议有用，比如 TCP 协议。它的目的是改变 close 函数的行为。

SO_LINGER 的数据类型是结构体：

struct linger {
  l_onoff;
  l_linger;
}

默认情况下，SO_LINGER 选项是被关闭的，此时成员 l_onoff = 0，这种情况下 l_linger 是没有用的。通过前面的 showopts 程序我们可以查看到该默认值，如图 1.

图1 查看 SO_LINGER 选项的默认值

3. SO_LINGER 如何影响 close

这里分三种情况讨论（只针对 linux，我当前的测试内核是 3.10），前提条件是对端 TCP 程序正常，套接字描述符是阻塞的。

• 1) l_onoff == 0, {off, ~}

这是系统的默认情况。此时 l_linger 被忽略，close 立即返回，如果发送缓冲还有残留数据，系统会在后台将这些数据发送给对端，最后发送 FIN 给对端。

• 2) l_onff != 0 && l_linger == 0 , {on, 0}

close 函数立即返回，将放弃发送缓冲区中残留数据，立即发送 RST 给对端。

• 3) l_onff != 0 && l_linger > 0, {on, >0}

close 会阻塞，直到下面两种情况中的任何一种发生就返回，返回值是 0：

a) 所有数据都已发送完（包含 FIN），且得到对端的 ack，这种情况为提前返回；

b) 延滞时间到（l_linger 指定的时间，单位为秒）。

在 linux 系统中，无论有没有提前返回，系统会在后台将发送缓冲区中所有残留数据（包含 FIN）发送给对端。该行为与具体的系统实现有关。具体请参考图 2. unp 一书对此描述并不是很清晰，只是说对于非阻塞的套接字来说，会 Abort（它表示放弃发送缓冲区数据并丢一个 RST 给对端）。

图2 引用自 Cross-Platform Testing of SO_LINGER

我们关注的是第 3 列，即 linger 超时后，是否要 Abort. 对于 Linux 来说，并没有 Abort，这和我前面叙述的结果一样。待会我会用实验验证。

4. 实验

• 实验环境：

准备一份 295740 字节大小的文件，只要比较大，能够把对端接收缓冲区占满就行了。我这里采用的是 input2 这个文件。

• 关于 opt 的 slowread 选项说明

这个选项可以让 opt 程序进入慢读取模式，每隔 2 秒读取 size 字节，size 由你指定。这种情况下，opt 程序只读不发。

4.1 {off, ~} 情况

图3 close 立即返回，并在后台继续发送数据

图3中， 在接收方 flower 慢读取模式下，接收方的接收缓冲区很快被占满，导致接收窗口变成了 0.

图4 发送方 sun 在后台持续发送，直到最后一个 FIN 被确认

图4， 接收方 flower 将缓冲区中数据读取完后，缓冲区有了空闲位置，发送非 0 接收窗口给对方 sun，通知对方 sun 可以继续发送数据。

图5 接收方 flower 接收到了所有数据，并进行了关闭，发送 FIN，可是客户端进程已经不存在

图5， 接收方 flower 读取完数据发送 FIN 给发送方，但是发送方 sun 进程已经关闭。

4.2 {on, 0}

图6 发送方sun close 立即返回并 Abort

我们可以利用这种方法实现发送方主动发送 RST，比如有人就用这种方法来避免出现 TIME_WAIT 状态。

图7 接收方 flower 并没有接收到所有数据，只收到了 117040 字节

4.3 {on, 5}

图8 发送方 sun 阻塞在 close 上，5 秒等待

图9 发送方 close 返回，后台仍然在发送数据， 并没有 Abort

图 9， 这里很关键，尽管 sun 的数据还没有发送完（发送缓冲区还有数据），连接也没有 Abort，系统在后台继续发送数据。

图10 发送方 sun 在后台发送完了所有数据

图 10，即便开启了 linger，close 也返回了，后台仍然将数据发送完毕，并发磅了 FIN 段给 flower.

图11 接收方接收到了所有 295740 字节的数据

5. 分析

对于 linger 的前两种情况，一般和书上，别的博客上介绍的一致。只是最后一种情况，即 {on, >0} 的情况，结论就不太一样，SO_LINGER 严重依赖于具体实现。

有的系统实现可能会在 close 超时后进行 abort，比如说 windows，而对于 linux 来说，close 超时后并不会 abort. 具体情况请参考第 4.3 节的实验，以及图 2，以及这篇博文Cross-Platform Testing of SO_LINGER.

6. 总结

• 掌握 linger 的对 close 的影响以及 close 的行为
• 知道平台相关性