TCP-socket异常状况

在Unix下进行网络编程时，因为网络并不是彻底可靠，会遇到各类协议主流程外发生的各类错误。

而健壮的程序必须考虑到这些错误并正确处理，所以这里总结网络编程中可能发生的常见错误。

TCP异常流程

整体

应答超时

​ 在握手，挥手以及消息传递的状态下，若当前发送的报文期待一个应答报文。在规定时间应答报文没有到达，发送方会重发两次报文(报文重发间隔可设置)。若重发三次后依旧没有收到应答，则向应用返回ETIMEOUT

目的不可达

​ 若报文在传送的过程当中，由于找不到路由路径，报文没法到达等引起了ICMP错误，发送方会按照上述的方式重发次报文。若重发结束后依旧没有收到应答，则向应用返回EHOSTUNREACH或者ENETUNREACH

禁止分片

​ 在IPV4中，报文超过了MTU长度会致使分片，而其存在DF(Don't Fragment)标识，表示禁止分片。同时IPV6禁止路由器分片，所以在传送的过程当中隐含DF位。在传送过程当中设置了DF位而超过了MTU，则会向应用返回EMSGSIZE

阻塞时中断

​ 在系统执行慢系统调用(可能被永远阻塞的系统调用)时阻塞，此时捕获到某个信号并进行了处理(系统对某些信号有默认处理方式)，在没有设置自动重启的状况下，会向应用返回EINTR。

​ 通常应对EINTR的方式是简单的从新调用，但在connect返回EINTR时不能这么作,由于connect涉及三次握手的过程,须要使用getsockopt获取链接状态。

读写时RST

​ 在调用read等阻塞时接收到对端RST信号时，会返回ECONNREST。同时对发送方断开的套接字写时也会返回ECONNRESET

写RST套接字

​ 当进程向收到RST的套接字执行写操做的时候，内核向该进程发送一个SIGPIPE信号，该信号的默认行为是终止进程，所以进程必须捕获它以避免不情愿的被终止

​ 不论进程是捕捉了该信号并从信号处理函数中返回，仍是简单忽略该信号，写操做都讲返回EPIPE错误

握手部分

首次握手服务端RST

​ 在客户端第一次握手时，若服务端返回RST报文，当即向应用返回ECONNREFUSED

握手结束客户端RST

​ 在较为繁忙的服务器中，可能出现上图客户端刚经历三次握手后随机发送RST报文的状况，posix指出这种状况errno设置为ECONNABORTED，只须要再次调用accept便可。

​ 而在Berkeley的实现中，返回EPROTO错误，表明协议错误，是一种致命错误，由内核把该链接从已完成链接套接字队列中释放，若再次调用accept，则不会处理到本次请求，可能致使阻塞。

数据传送部分

服务端主机崩溃

​ 因为客户端没法收到服务端的任何回应，会重发处理，最终向应用返回的状况可能为应答超时或目的不可达。

​ 若想尽快的检测出主机崩溃，不主动发送数据也可作到，即套接字选项的SO_KEEPALIVE(相似心跳机制)

挥手部分

服务端进程终止或关机

​ 服务端因为进程崩溃或者手动kill后，进程终止关闭全部打开的描述符。这致使了其向客户端发送了一个FIN，客户端则响应了一个ack，TCP挥手的前半部分完成，服务端不在发送数据。

​ 可是此时客户端并不知道服务器端已经终止了。当客户端向服务器写数据的时候，因为服务器进程终止，因此响应了RST。

​ 这种状况下能够由select或者poll检测到服务端的终止。

• 若是对端TCP发送数据，套接字可读，而且read返回一个大于0的值(读入字节数)
• 若是对端TCP发送了FIN(对端进程终止)，套接字可读，而且read返回0(EOF)
• 若是对端TCP发送RST(对端崩溃并重启)，套接字可读，而且read返回-1，errno中含有确切错误码

服务端终止后重启

​ 因为重启后已经丢失了套接字链接信息，服务端对客户端的报文响应RST。若此时客户端读，则会返回ECONNRESET

套接字api异常状况

socket

errno	含义	可能状况	致命	解决
EACCES	权限不足		√
EAFNOSUPPORT	地址族不支持	参数错误	√
EINVAL	参数错误	未知协议或协议族不可用	√
EMFILE	打开的文件过多	进程级打开的fd达上限		ulimit -n 调整或等待资源释放
ENFILE	打开的文件过多	系统级打开的fd达上限		等待资源释放
ENOBUFS/ENOMEM	内存不足	Buffer或文件表没法建立		等待资源释放

bind

errno	含义	可能状况	致命	解决
EACCES	权限不足	申请保留端口且非root运行	√
EADDRINUSE	地址已被使用	绑定已使用地址或申请临时端口时已占满		临时端口已满时重试
EBADF	fd不可用	fd已关闭或参数非法	√
EINVAL	参数错误	套接字重复绑定或参数错误	√
ENOTSOCK	非套接字	fd参数错误	√

listen

errno	含义	可能状况	致命	解决
EADDRINUSE	地址已被使用	监听已监听端口或未bind至肯定端口而申请临时端口时已占满		临时端口已满时重试
EBADF	fd不可用	fd已关闭或参数非法	√
ENOTSOCK	非套接字	fd参数错误	√
EOPNOTSUPP	操做不支持	只支持SOCK_STREAM类套接字(TCP)	√

accept

errno	含义	可能状况	致命	解决
EWOULDBLOCK/EAGAIN	资源暂时不可用	(非阻塞)队列中无完成握手的链接		重试或处理其余事务
EBADF	fd不可用	fd已关闭或参数非法	√
ECONNABORTED	链接已中断	见握手结束客户端RST		重试或处理其余事务
EFAULT	地址错误	addr参数没有指向用户可写空间	√
EINTR	调用中断	调用被信号中断		重试或处理其余事务
EINVAL	参数错误	套接字未在监听态或addrlen/flags错误	√
EMFILE	打开的文件过多	进程级打开的fd达上限		ulimit -n 调整或等待资源释放
ENFILE	打开的文件过多	系统级打开的fd达上限		等待资源释放
ENOMEM/ENOBUFS	内存不足	套接字buffer内存不足而非系统内存不足		等待资源释放

connect

errno	含义	可能状况	致命	解决
EACCES/EPERM	权限不足/操做未容许	未设置广播标记但链接广播地址或防火墙禁止链接	√
EADDRINUSE	本地地址已被使用			重试,等待资源释放
EADDRNOTAVAIL	地址不可用	未bind至肯定端口而申请临时端口时已占满		重试,等待资源释放
EAFNOSUPPORT	地址族错误		√
EAGAIN	资源暂时不可用	无可用本地端口或路由缓存中无记录(?)		重试,等待资源释放
EALREADY	链接正在处理	(非阻塞)上一个链接还未结束处理,多是对返回EINPROGRESS从新调用	√
EBADF	fd不可用	fd已关闭或参数非法	√
ECONNREFUSED	链接拒绝	给定远端未监听,或见首次握手服务端RST		重试
EFAULT	地址错误	地址指针超出用户空间	√
EINPROGRESS	操做正在进行	(非阻塞)connect没法当即完成		使用getsockopt判断链接是出错仍是已完成
EINTR	调用中断	调用被信号中断		使用getsockopt判断链接是出错仍是已完成
EISCONN	套接字已链接			使用getsockopt判断链接是出错仍是已完成
ENETUNREACH	网络不可达	见目的不可达		重试
ENOTSOCK	非套接字	fd参数错误	√
EPROTOTYPE	套接字协议错误		√
ETIMEDOUT	链接超时	远端无应答,可能由于系统繁忙		重试

另附: 对connect下几种没法判断链接是否成功创建的处理方案的讨论http://www.madore.org/~david/...

EINTR/EINPROGRESS/EALREADY表明的状况

If connect() is interrupted by a signal that is caught while blocked waiting to establish a connection, connect() shall fail and set connect() to [ EINTR], but the connection request shall not be aborted, and the connection shall be established asynchronously.

If the connection cannot be established immediately and O_NONBLOCK is set for the file descriptor for the socket, connect() shall fail and set errno to [EINPROGRESS], but the connection request shall not be aborted, and the connection shall be established asynchronously. Subsequent calls to connect() for the same socket, before the connection is established, shall fail and set errno to [EALREADY].

When the connection has been established asynchronously, select() and poll() shall indicate that the file descriptor for the socket is ready for writing.

read(只涉及套接字)

errno	含义	可能状况	致命	解决
EAGAIN/EWOULDBLOCK	操做将会阻塞	(非阻塞)Buffer空		重试
EBADF	fd不可用	fd已关闭或参数非法	√
EFAULT	地址错误	buffer超出用户空间	√
EINTR	调用中断	调用被信号中断		重试
EINVAL	参数错误	fd不可读	√

write(只涉及套接字)

errno	含义	可能状况	致命	解决
EAGAIN/EWOULDBLOCK	操做将会阻塞	(非阻塞)Buffer已满或空闲空间不足		重试
EBADF	fd不可用	fd已关闭或参数非法	√
EDESTADDRREQ	须要目的地址	套接字未链接	√
EFAULT	地址错误	buffer超出用户空间	√
EINTR	调用中断	调用被信号中断		重试
EINVAL	参数错误		√
EPIPE	管道错误	向读关闭的一端写,见写RST套接字	√