网络编程（10）—— 通过设置可选项取消socket的TImeWait状态以及开启Nagle算法

最新推荐文章于 2025-06-04 18:19:16 发布

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#网络编程 #Nagle算法 #TimeWait

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一、Time_Wait状态。

我们先回顾一下之前学过的socket断开连接时的四次握手过程：
第一次握手：主机A向主机B发送FIN,提出断开连接的请求。
第二次握手：主机B接收到请求后向主机A传递ACK
第三次握手：主机B端向主机A发送FIN.
第四次握手：主机A向主机B发送ACK

发起断开连接请求的主机A在完成第四次握手之后，会进入Time_Wait状态，此时其并没有完全的断开连接，而是在一段时间内保持Time_Wait状态。目的主要是防止第四次握手的数据包丢失，没有传递到主机B时，B会重新传递第三次握手的FIN，而此时保持在Time_Wait状态的主机A会重新发送第四次握手的数据包以保证主机B也能正常的断开连接。

socket在TImeWait状态时,由于已经占用了端口号,当前端口号无法在这段时间内被重复使用.这就是我们有时候用Ctrl+C强制停止和客户端连接过的服务器端时，发生在启动服务器会出现bind error的现象的原因。因为谁发起断开连接的请求谁就会在第四次握手结束后进入Time_Wait的状态。当我们使用Ctrl+C强制停止服务器端的连接时，服务器会向客户端发起断开连接的请求，当进入Time_Wait状态后，此时的端口仍被服务器的socket占据着，因此我们重新服务器时运来的断开会出现bind error的现象。

可以使用setsockopt函数设置Time_Wait状态下是否将端口重新分配给新的套接字。

opelen=sizeof(option);
option=1;
setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(void*)&option,optlen);

option=1,设置Time_Wait状态下将可将端口号重新分配给新的套接字。

option=0,缺省值，设置Time_Wait状态下将不可将端口号重新分配给新的套接字。

注意：设置时一定要在bind之前设置才会生效！！！！

二、Nagle算法

        Nagle算法应用于TCP层，是为了解决数据包过多而发生网络过载的问题。它的原理很简单，以传递一个字符串hello为例：
        未使用Nagle算法时：
        主机A向主机B传递“hello”时，不管主机B有没有回应，依次传递‘h’、‘e’、‘l’、‘l’、‘o’（这里是极端情况，实际上传送时不会一个字节一个字节的传送），这样算上主机B回给主机A的包共用了10个数据包；
        使用Nagle算法时：
        主机A向主机B传递“hello”时，先传一个‘h’，此时主机A会最大限度的进行缓冲，当收到主机B发回的‘h’的ACK消息时，将缓存的数据‘ello’一起发送给主机B，这样通过4个数据包就完成了发送任务。
       在默认情况下，socket在通信时是使用Nagle算法的，我们可以使用setsockopt函数改变这一设置：

opelen=sizeof(option);
option=1;
setsockopt(sock,IPPROTO_TCP,TCP_NODELAY,(void*)&option,optlen);

option=1,缺省值，开启Nagle算法。

option=0,关闭Nagle算法。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
#include<linux/tcp.h>
#define TRUE 1
#define FLASE 0
void error_handling(char* message);

int main(int argc,char* argv[])
{
    int serv_sock,clnt_sock;
    char message[30];
    struct sockaddr_in serv_addr,clnt_addr;
    int clntAdrLen,strLen,optlen,option;
    if(argc!=2)
    {
        printf("Usage %s <port>\n",argv[0]);
        exit(1);
    }
    
    //创建socket
    serv_sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(serv_sock==-1)
            error_handling("socket error");
    
    //设置Time_Wait状态下套接字可重新分配
    optlen=sizeof(option);
    option=TRUE;
    setsockopt(serv_sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(void*)&option,optlen);

    //设置Nagle算法禁用
    optlen=sizeof(option);
    optlen=TRUE;
    setsockopt(serv_sock,IPPROTO_TCP,TCP_NODELAY,(void*)&option,optlen);

    //准备通信地址
    memset(&serv_addr,0,sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family=AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
    serv_addr.sin_port=htons(atoi(argv[1]));

    //socket和通信地址的bind
    if(bind(serv_sock,(struct sockaddr*)&serv_addr,sizeof(serv_addr))!=0)
        error_handling("bind error");
    
    //监听
    if(listen(serv_sock,5)==-1)
            error_handling("listen error");
    
    //接收连接
    clntAdrLen=sizeof(clnt_addr);
    clnt_sock=accept(serv_sock,(struct sockaddr*)&clnt_addr,&clntAdrLen);
    
    //读取数据
    while((strLen=read(clnt_sock,message,sizeof(message)))!=0)
    {
        printf("sizeof(message) = %d\n",sizeof(message));
        printf("接收到的数据是:%s 数据长度:%d\n",message,strLen);
        write(clnt_sock,message,strLen);
        //write(1,message,strLen);
        fputs("回送成功。",stdout);
        fputc('\n',stdout);
    }
    
    close(clnt_sock);
    close(serv_sock);
    return 0;
}

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

Github位置：

https://github.com/HymanLiuTS/NetDevelopment

克隆本项目：

git clone git@github.com:HymanLiuTS/NetDevelopment.git

获取本文源代码：

git checkout NL10