tcp连接

March 26, 2021

连接状态

tcp本身就是长连接+全双工的，什么意思呢？就是tcp连接一旦建立，就会一直维持连接状态，这个状态下，服务端和客户端是可以同时发送和接收数据的。注意是同时，也就是说发送的同时也能接收，它们是两块独立的缓冲区。下面是python代码，服务端和客户端建立连接后，就启用两个线程，一个用于读数据，一个用于发数据。

# server.pyimport socket,timeimport threadinghost = '127.0.0.1'port = 12345def read(c):    while True:        data = c.recv(1024)        print(f"server recv: {data.decode('utf-8')}")def write(c):    while True:        v = input()        c.sendall(v.encode('utf-8'))s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)s.bind((host, port))s.listen()print("server start...")conn, addr = s.accept()print(f"client connect, {addr}")threading.Thread(target=read, args=(conn,)).start()threading.Thread(target=write, args=(conn,)).start()time.sleep(9999)conn.close()s.close()

# client.pyimport socketimport threadingimport timehost = '127.0.0.1'port = 12345s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)s.connect((host, port))threading.Thread(target=read, args=(s,)).start()  # 同server的read()方法threading.Thread(target=write, args=(s,)).start()time.sleep(9999)s.close()

几个点需要注意：

1. 在连接没有断开之前（代码中的sleep(9999)作用就是阻止调用close()），两端可以任意发送和接收数据，发送多少次都可以，这也是目前长连接或者websocket的实现基础。

2. 默认情况下，recv()函数在连接建立的状态下是阻塞的，也就是说，如果对方没有向写recv缓冲区放数据的话，该方法会一直阻塞

3. 连接断开的情况下，recv()函数就会立刻返回空字符串。这里又有三点需要注意：

连接断开，指的是对方不管正常还是异常退出。
立即返回空字符串，即“”，而不是None
连接断开后，数据接收方的recv()是会一直接收一个空串的，此时已经不阻塞了，如果recv()在循环体内，则会一直循环

下图展示了客户端正常退出后，两者的tcp状态。tcp规定发起退出的一方会在最后进入CLOSE_WAIT状态，以等待该连接彻底失效。而此时，由于我上面的代码并没有判断正常退出的流程，所以理论上它们两者的状态会一直维持现状。

解释一下这两个状态产生的过程：客户端要关闭连接了，给服务端发送了一个关闭tcp连接的报文（FIN），此时客户端会进入FIN_WAIT1状态等待服务端确认，服务端收到报文后会自动回复一个ACK，此时服务端进入CLOSE_WAIT状态，而客户端收到该ACK后就进入FIN_WAIT2状态，这两个状态是相辅相成的，其本质是等待服务端将剩下的数据传输完成，注意这些步骤都是tcp完成的，而不是我们代码实现。实际上tcp并不可能知道到底什么时候服务端会将数据传输完成，所以它会一直等待业务逻辑代码执行完，直到调用close()方法，而我上述代码中，它会sleep很久，所以这个状态会一直保持。理论上tcp协议会将这个状态保持到系统关机，实际上系统也会设定一个超时时间。

所以正常情况下，当调用recv()返回空字符串时，你就应该意识到对方已经关闭了，所以你这边也应该调用close()方法了。

那么如果我就是给对方发送了一个空字符串呢？这是不被允许的，空字符串是发不出去的，必须有内容。

当然，也可以设置recv()不阻塞，s.setblocking(False)，这种情况下，无论如何recv()都会立即返回，但是如果没有数据的话，就会报异常“BlockingIOError: [ Errno 11 ] Resource temporarily unavailable”。此时可以使用try对其封装，或者使用select模块，这就是非阻塞io或NIO的实现方式了。

telnet

telnet一般用于shell登录，但很多时候也会用它来看端口监听情况。例如上文中的server开启后，我就可以用下面的命令查看端口是否正常监听：

telnet 127.0.0.1 12345

如果是监听状态，则会显示已连接，此时，实际上就是建立了一个原始的tcp连接，你在telnet中输入的内容都会不加修饰得发送给服务端

注：为什么每个接收的数据后面都有空行呢，是因为用telnet发送数据的时候按的回车键，就在内容后面加了换行符了

也就是说，如果此时你按照http的协议来写协议头内容，你甚至可以会得到html

按照telnet提示，在这个界面按下 crtl+]，则会进入telnet的命令行，此时就可以输入telnet的命令，例如关闭连接、退出登录、等等

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