Linux下TCP自动重连功能的实现与使用 (linux tcp自动重连)
随着互联网的发展，TCP作为网络传输协议的优势日益凸显。然而，由于网络环境的复杂性，TCP连接不可避免地会出现异常情况，例如网络中断、服务器宕机等问题，这将导致TCP连接断开。为了保证应用的可靠性和稳定性，需要实现TCP自动重连功能。本文将介绍在Linux系统下实现TCP自动重连的方法和使用。
一、Linux系统下TCP自动重连的实现方法
TCP自动重连功能的实现方法分为两种，即基于select函数和基于信号处理函数。
1.基于select函数的实现
select函数可以同时监测多个文件描述符的IO状态。因此，我们可以在TCP连接断开时，使用select函数来监测连接是否可用，如果可用则重新连接。具体代码如下所示：
“`
int fd;//TCP连接的文件描述符
struct timeval tm;
tm.tv_sec = 3;//设置select函数的超时时间，3秒
tm.tv_usec = 0;
fd_set wset,rset,eset;//定义写、读、异常文件描述符
while(1){
FD_ZERO(&wset);
FD_ZERO(&rset);
FD_ZERO(&eset);
FD_SET(fd,&wset);
FD_SET(fd,&rset);
FD_SET(fd,&eset);
if(select(fd+1,&rset,&wset,&eset,&tm) == -1){//select函数出错
printf(“select error! %s\n”, strerror(errno));
break;
}
else if(select(fd+1,&rset,&wset,&eset,&tm) == 0){//连接超时
printf(“select timeout!\n”);
continue;
}
else if(FD_ISSET(fd,&eset)){//出现异常情况
printf(“connect exception!\n”);
close(fd);
//进行重连
break;
}
else if(FD_ISSET(fd,&rset) || FD_ISSET(fd,&wset)){//连接可用
printf(“connect success!\n”);
break;
}
}
“`
2.基于信号处理函数的实现
在Linux系统中，TCP连接的异常情况通常会引起SIGPIPE信号的发生。因此，我们可以在程序中设置SIGPIPE信号的处理函数，当TCP连接断开时，重新连接。具体代码如下所示：
“`
void sigpipe_handler(int signo){
printf(“recv sigpipe!\n”);
//进行重连
}
signal(SIGPIPE, sigpipe_handler);//设置SIGPIPE信号的处理函数
“`
二、Linux系统下TCP自动重连的使用方法
了解了TCP自动重连的实现方法之后，下面我们介绍如何在Linux系统中使用TCP自动重连功能。
1.网络编程中的TCP自动重连
在网络编程中，TCP自动重连功能通常用于客户端与服务器之间的连接。例如一个网络游戏客户端，如果服务器崩溃或者网络中断时，需要自动重新连接服务器，以保证游戏的稳定性。下面是一个简单的网络游戏客户端的例子：
“`
int fd;//TCP连接的文件描述符
while(1){
if(connect(fd,(struct sockaddr*)&serv_addr,sizeof(serv_addr)) == -1){//TCP连接出错
printf(“connect error! %s\n”, strerror(errno));
}
else{
printf(“connect success!\n”);
break;//连接成功，退出循环
}
sleep(3);//等待3秒重连
}
“`
2.上层应用程序中的TCP自动重连
在上层应用程序中，TCP自动重连功能可以用于各种客户端与服务器之间的连接，例如数据库连接、消息队列连接等。在此我们以数据库连接为例。
在使用MySQL数据库时，如果连接断开，需要重新连接数据库以保证数据不丢失。下面是一个简单的MySQL数据库连接的例子：
“`
MYSQL mysql;
while(1){
mysql_init(&mysql);//初始化MySQL连接
if(!mysql_real_connect(&mysql,host,user,passwd,database,port,0,0)){//连接MySQL数据库出错
printf(“mysql real connect error! %s\n”, mysql_error(&mysql));
}
else{
printf(“mysql real connect success!\n”);//连接MySQL数据库成功，退出循环
break;
}
mysql_close(&mysql);//关闭MySQL连接
sleep(3);//等待3秒重连
}
“`
三、
TCP自动重连功能对于保证应用程序的可靠性和稳定性至关重要。本文介绍了Linux系统下实现TCP自动重连的两种方法，即基于select函数和基于信号处理函数，并给出了具体的代码实现和使用方法。我们相信这些方法会给广大开发者提供实用性的帮助，促进网络应用程序的开发和维护。
相关问题拓展阅读：
Linux 下怎么释放 TCP 连接
先用ps命令找到哪些服务正在调用该阻塞祥拆的端口； 再用kill -s 19 #进程编号#暂停掉该项服务，也可以直接kill掉； 这样誉唤资源谨虚枣就释放出来了
用完后关闭套接字就可以吧
close(sockfd);
tcp连接状态详解
unix的哲学是一切皆文件，可以把socket看成是一种特殊的文件，而一些socket函数就是对其进行的操作api（读/写IO、打开、关闭）。我们知道普通文件的打开操作（open）返回一个文件描述字，与之类似，socket()用于创建一个socket描述符（socket descriptor），它唯一标识一个socket。
当我们调用socket创建一个socket时，返回的socket描述字它存在于协议族（address family，AF_XXX）空间中，但没有一个具体的地址。如果想要给它赋值一个地址，就必须调用bind()函数，
sockfd即socket描述字，它是通过socket()函数创建了，唯一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。
在将一个地址绑定到socket的时候，需要先将主机字节序转换成为网络字节序，而不要假定主机字节序跟网络字节序一样使用的是Big-Endian。由于这个问题曾引发过不少血案，谨记对主机字节序不要做任何假定，务必将其转化为网络字节序再赋给socket。
这里的主机字节序就是我们平常说的大端和小端模式：不同的CPU有不同的字节序类型，这些字节序是指整数在内存中保存的顺序，这个叫做主机序。引用标准的Big-Endian和Little-Endian的定义如下：
listen函数的之一个参数即为要监听的socket描述字，第二个参数为socket可以接受的排队的更大连接个数。listen函数表示等待客户的连接请求。
connect函数的之一个参数即为客户端的socket描述字，第二参数为服务器的socket地址，第三个参数为socket地址的长度。客户端通过调用connect函数来建立与TCP服务器的连接。
TCP服务器端依次调用socket()、bind()、listen()之后，就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用socket()、connect()之后就向TCP服务器发送连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后，就会调用accept()函数去接收请求，这样连接就建立好了(在connect之后就建立好了三次连接)，之后就可以开始进行类似于普通文件的网络I/O操作了。
如果accpet成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字，代表与客户的TCP连接。
accept的之一个参数为服务器的socket描述字，是服务器开始调用socket()函数生成的，称为监听socket描述字；而accept函数返回的是已连接的socket描述字。一个服务器通常通常仅仅只创建一个监听socket描述字，它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字，当服务器完成了对某个客户的服务，相应的已连接socket描述字就被关闭。
read函数是负责从fd中读取内容.当读成功时，read返回实际所读的字节数，如果返回的值是0表示已经读到文件的结束了，小于0表示出现了错误。如果错误为EINTR说明读是由中断引起的，如果是ECONNREST表示网络连接出了问题。
write函数将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符fd.成功时返回写的字节数。失败时返回-1，并设置errno变量。 在网络程序中，当我们向昌碰套接字文件描述符写时有俩种可能。1)write的返回值大于0，表示写了部分或者是全部的数据。2)返回的值小于0，此时出现了错误
在服务器与客户端建立连接之后，会进行一些读写操作，完成了读写操作就要关闭相应的socket描述字，类似于操作完打开的文件要调用fclose关闭打开的文件。
close一个TCP socket的缺省行为时把该socket标记为已关闭，然后立即返回到调用进程。该描述字不能再由调用进程使用，也就是说不能再作为read或write的之一个参数
close操作只是使相应socket描述字的引用计数-1，只有当引用计数为0的时候，才会触发TCP客户端向服务器发送终止连接请求。
我们知道tcp建立连接要进行“三次握手”，即岩李交换三个分组。大致流程如下：
客户端向服务器发送一个SYN J
服务器向客粗迅迟户端响应一个SYN K，并对SYN J进行确认ACK J+1
客户端再想服务器发一个确认ACK K+1
socket中TCP的四次握手释放连接详解
某个应用进程首先调用close主动关闭连接，这时TCP发送一个FIN M；另一端接收到FIN M之后，执行被动关闭，对这个FIN进行确认。一段时间之后，服务端调用close关闭它的socket。这导致它的TCP也发送一个FIN N；接收到这个FIN的源发送端TCP对它进行确认,这样每个方向上都有一个FIN和ACK。
为什么要三次握手
由于tcp连接是全双工的，存在着双向的读写通道，每个方向都必须单独进行关闭。当一方完成它的数据发送任务后就可以发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到FIN只意味着这个方向上没有数据流动，但并不表示在另一个方向上没有读写，所以要双向的读写关闭需要四次握手，
3. time_wait状态如何避免？
首先服务器可以设置SO_REUSEADDR套接字选项来通知内核，如果端口忙，但TCP连接位于TIME_WAIT状态时可以重用端口。在一个非常有用的场景就是，如果你的服务器程序停止后想立即重启，而新的套接字依旧希望使用同一端口，此时SO_REUSEADDR选项就可以避免TIME_WAIT状态。
1.客户端连接服务器的80服务，这时客户端会启用一个本地的端口访问服务器的80，访问完成后关闭此连接，立刻再次访问服务器的
80，这时客户端会启用另一个本地的端口，而不是刚才使用的那个本地端口。原因就是刚才的那个连接还处于TIME_WAIT状态。
2.客户端连接服务器的80服务，这时服务器关闭80端口，立即再次重启80端口的服务，这时可能不会成功启动，原因也是服务器的连
接还处于TIME_WAIT状态。
实战分析：
状态描述：
CLOSED：无连接是活动的或正在进行
LISTEN：服务器在等待进入呼叫
SYN_RECV：一个连接请求已经到达，等待确认
SYN_SENT：应用已经开始，打开一个连接
ESTABLISHED：正常数据传输状态
FIN_WAIT1：应用说它已经完成
FIN_WAIT2：另一边已同意释放
ITMED_WAIT：等待所有分组死掉
CLOSING：两边同时尝试关闭
TIME_WAIT：另一边已初始化一个释放
LAST_ACK：等待所有分组死掉
命令解释：
如何尽量处理TIMEWAIT过多?
编辑内核文件/etc/sysctl.conf，加入以下内容：
net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭；
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭。
net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系默认的 TIMEOUT 时间
然后执行 /in/sysctl -p 让参数生效.
/etc/sysctl.conf是一个允许改变正在运行中的Linux系统的接口，它包含一些TCP/IP堆栈和虚拟内存系统的高级选项，修改内核参数永久生效。
简单来说，就是打开系统的TIMEWAIT重用和快速回收。
本文主要讲述了socket的主要api，以及tcp的连接过程和其中各个阶段的连接状态，理解这些是更深入了解tcp的基础！
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