在处理Java相关工程时,你肯定遇到过这种异常:
java.net.SocketException: Broken pipe
于Java偏上层,日常开发接触系统底层的机会偏少,要搞清楚什么原因导致的这种异常,肯定是先要百度Goole一番了。
一搜,晚上真不少介绍这个错误的文章,欣喜地翻了一篇又一篇,但好像我依旧不明白具体什么原因导致的,云里雾里。
网上找不到满意的解释,那就硬着头皮翻翻讲解底层一点的书籍。
还真巧,在一本叫《UNIX网络编程卷1》中获得了一点灵感。
如下划线部分所说:向某个已收到RST的连接执行写操作时,将会返回EPIPE错误。
EPIPE!PIPE!第一百零一灵感告诉我这与Broken pipe错误有关系。
知识准备之RST报文
终止一个TCP连接的正常方式是发送FIN。
在发送缓冲区中所有排队数据都已发送之后才发送FIN,正常情况下没有任何数据丢失,但我们有时也可能发送一个RST报文段而不是FIN来中途关闭一个连接,这称为异常关闭。
现在知道RST报文的作用了,那就在大致列一下出现RST报文的场景:
1.connect一个不存在的端口;
2.向一个已经关掉的连接send数据;
3.向一个已经崩溃的对端发送数据(连接之前已经被建立);
4.close(sockfd)时,直接丢弃接收缓冲区未读取的数据,并给对方发一个RST,这个是由SO_LINGER选项来控制的;
5.a重启,收到b的保活探针,a发rst,通知b。
模拟出现RST报文的场景,最简单地方法感觉就是使用SO_LINGER选项来控制,那接下来再了解下SO_LINGER选项。
知识准备之SO_LINGER参数
SO_LINGER是用来设置函数close()关闭TCP连接时的行为。
缺省close()的行为是,如果有数据残留在socket发送缓冲区中则系统将继续发送这些数据给对方,等待被确认,然后返回。
设置此选项并把超时时间设置为零,调用close()会立即关闭该连接,通过发送RST分组(而不是用正常的FIN|ACK|FIN|ACK四个分组)来关闭该连接。至于发送缓冲区中如果有未发送完的数据,则丢弃。
知识准备的差不多了,好了,准备开森的实验了。
实验验证
这里再将实验代码贴一份,跟上边的实验代码唯一的区别就是这里设置了SO_LINGER选项。
码逻辑比较简单吧,client向server发送请求,然后调用close()关闭连接,服务端收到请求打印到控制台,等待10秒(保证client关闭了连接),然后继续向client发数据。
//client程序
public static void main(String[] args) {
try {
Socket s = new Socket();
s.setSoLinger(true,0);//设置调用close就发送RST
s.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1",3113));
OutputStream os = s.getOutputStream();
os.write("hello".getBytes());
s.close();
System.in.read();//防止程序退出
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
//server程序
public static void main(String[] args) {
try {
ServerSocket ss = new ServerSocket(3113);
Socket s = ss.accept();
InputStream is = s.getInputStream();
byte[] buf =new byte[1024];
int len = is.read(buf);
System.out.println("recv:"+new String(buf,0,len));
Thread.sleep(10000);
s.getOutputStream().write("hello".getBytes());
System.out.println("send over");
System.in.read();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
看一下控制台的结果:
image.png
这次果不其然,终于遇到了期盼的异常。
你是不是也有点好奇,真的是设置了SO_LINGER产生了RST报文吗?
Client和Server之间到底进行了怎么样的交互呢?
想看清具体client和server期间进行了怎样的交互,那就只好抓包了。
就用tcpdump抓包看吧,不管你会不会用,它都是简单方便快捷的好工具,绝对是分析TCP的好帮手。
localhost.50387是client端,localhost.cs-auth-svr是server端。
第一行:client向server发送SYN请求建立连接
第二行:server向client发送SYN也请求建立连接
第三行:client向server返回ACK表示同意连接
第四行:server向client发送ack?什么?TCP三步握手建立连接怎么变成四步了?
第五行:看到Flags [P.]了吗,P是push的意思就是发数据,这里就是client向server发送数据,length 5就是client发送的hello的长度
第六行:这里是server向client发送ac表示已经接收了hello
第七行:这是重点,Flags[R.],R就代表RST报文,client向server发送了RST报文。
收到RST包,继续向对方写数据就一定会报Broken pipe吗?还真的被我试出个不会的情况。
这个特殊情况也很好理解,按照上边说的:向一个已经关掉的连接send数据时会收到对方的RST报文,此时再向其sends数据就不会报Broken pipe。
client向server发送了RST报文,但是服务器继续写也不会报错,毕竟谁让client之前就向server发送了FIN表示正常关闭呢。
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