前言

看到这个标题你可能会说，TCP 连接的建立与断开，这个我熟，不就是三次握手与四次挥手吗？且慢，脑海中可以先尝试回答这几个问题：

四次挥手是谁发起的？如果断电/断网了连接会断开吗？什么情况下没有四次挥手连接也会断开？

这不是面试，而是遇到了实际问题，至于是什么问题，容我先卖个关子，本文也不会解答，后面会有一篇专门的文章来说遇到的问题是啥，所以在讲实际问题之前，先弄懂理论。

正常断开

我们由浅入深，先了解正常情况下 TCP 连接是如何断开的，下图为 TCP 三次握手与四次挥手的经典图（来自《TCP/IP详解卷1》）

在我们的电脑上，可以使用 python 的 SimpleHTTPServer 来快速起一个 http 服务（http 也是基于 TCP 协议），比如这样：

python -m SimpleHTTPServer 20880

再通过 nc 或 telnet 这两个命令来创建 TCP 连接，比如我测试使用 nc 来创建连接

nc -v ip port

Connection to ip port [tcp/*] succeeded! 表示连接成功

我们如何观察这个连接呢？可以通过 netstat 或 lsof 来查看这条"连接"，这里我使用 lsof （mac 与 Linux 系统的 netstat 命令不太一样，使用起来有点别扭 ）

lsof -i:20880

无论是客户端还是服务端都会占用一个端口，不过服务端端口是固定的，客户端端口是随机的。

如果我们想看 TCP 连接和断开时 握手 与 挥手 的 TCP 报文怎么查看呢？可以使用 tcpdump 命令

三次握手

tcpdump -A -vv -i any -S host 10.179.245.95

为了方便查看，和上面的经典图放在了一起

这里的参数需要提一下的是 -S ，如果不加 -S 参数看到的第三次握手的 ack=1 ，与书上的理论不太一样，其实这里只是 tcpdump 简化了展示，想看实际值需要加 -S

这里的 Flags [S]/[S.]/[.]

[S] 代表 SYN[.] 代表 ACK，[S.] 就是 SYN + ACK四次挥手

命令与抓三次握手相同，我们抓到如下挥手数据

[F] 代表 FIN

这张图有点奇怪，四次挥手居然变成了三次，这其实是 TCP 协议的实现问题，如果第二次与第三次挥手之间没有数据发送，那么被动断开连接的一方就可能会把第二次的 ACK 与 第三次的 FIN 合并为一次挥手。

当然我也抓到过正常的四次挥手，大概长这样

异常断开

上面铺垫了这么多，现在开始进入正题。

TCP 连接断开是谁发起的

我们来思考一个问题：TCP 连接的断开是谁发起的？程序本身还是操作系统？

我们来看一段非常简单的 TCP 连接创建与断开的代码

tcpAddr, _ := net.ResolveTCPAddr("tcp", "127.0.0.1:20880")conn, err := net.DialTCP("tcp", nil, tcpAddr)if err != nil { fmt.Println("Client connect error ! " + err.Error()) return}defer func() { err := conn.Close() fmt.Println("Client connect closed !") if err != nil {  fmt.Println(err) }}()fmt.Println(conn.LocalAddr().String() + " : Client connected!")time.Sleep(10 * time.Second)

运行后，效果如下，也符合我们预期：当程序打印 Client connected! 时，能看到连接，当打印 Client connect closed! 时，连接断开

如果我们在连接断开前使用 kill -9 强杀进程呢？（这里我用了两台电脑来测试）

我们发现 conn.Close() 并没有执行，但四次挥手还是发生了！

查阅资料发现如下结论：

a、b 两个正常连接的对端进程。假如 b 进程没有调用 close 就异常终止，那么发送 FIN 包是内核 OS 代劳

断电/断网时的连接是怎样断开的

我们通过上面的实验发现就算进程异常终止，操作系统也会帮忙发起四次挥手

但如果是断电或断网的情况下，操作系统就无法代劳了，这时会怎样呢？为了便于测试，这里用两台电脑，client 连接 server，断开 server 的网络来模拟断网断电情况。

可以肯定的是 断网，断电后，连接不会立即断开 ，那么后续连接是否会断开呢？我们分成下面几种情况来看

断网时有数据传输

断网时如果有数据发送，由于收不到 ACK，所以会重试，但并不会无限重试下去，达到一定的重发次数之后，如果仍然没有任何确认应答返回，就会判断为网络或者对端主机发生了异常，强制关闭连接。此时的关闭是直接关闭，而没有挥手（数据都发不出去，还挥啥手），Linux 下的设置为

最小重传时间是200ms 最大重传时间是120s 重传次数为15

断网时没有数据传输

断网时如果没有数据传输，还得看 TCP 连接的 KeepAlive 是否打开，关于 TCP 的 KeepAlive 简介如下：

TCP KeepAlive 是一种在不影响数据流内容的情况下探测对方的方式，采用 保活计时器 实现，当计时器被触发时，一端发送保活报文，另一端接收到报文后发送 ACK 响应它并不是 TCP 的规范，但大部分的实现都提供了这一机制该机制存在争议，有的人保活机制应该在应用程序中实现开启KeepAlive

操作系统中有这么几个参数控制 KeepAlive 的配置：

Keepalive_time：空闲时间，即多长时间连接没有发送数据时开始 KeepAlive 检测Keepalive_intvl：发送间隔时间，即上述代码的设置Keepalive_probs：最多发送多少个检测数据包

在 Linux 上可以通过如下文件查看

cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_timecat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvlcat /proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes

如果按照这个默认值来看，得2小时没有数据传输，KeepAlive 才开始工作！

而在 Go 中只有两个参数可以设置：

conn.SetKeepAlive(true)conn.SetKeepAlivePeriod(5 * time.Second)

其中第二个 SetKeepAlivePeriod 源码是这样的：

func setKeepAlivePeriod(fd *netFD, d time.Duration) error { // The kernel expects seconds so round to next highest second. secs := int(roundDurationUp(d, time.Second)) if err := fd.pfd.SetsockoptInt(syscall.IPPROTO_TCP, sysTCP_KEEPINTVL, secs); err != nil {  return wrapSyscallError("setsockopt", err) } err := fd.pfd.SetsockoptInt(syscall.IPPROTO_TCP, syscall.TCP_KEEPALIVE, secs) runtime.KeepAlive(fd) return wrapSyscallError("setsockopt", err)}

SetKeepAlivePeriod 的参数同时设置了 tcp_keepalive_intvl 和 tcp_keepalive_time，tcp_keepalive_probes 没法设置

做个简单测试：client 开启 KeepAlive 连接 server 后，什么数据都不发送，把server 的网断掉，可以看到 KeepAlive 心跳包，一段时间后连接被置为 CLOSED 状态

关闭KeepAlive

关闭 KeepAlive 后，如果没有数据传输，连接永远不会断开

断网后 server 重启再恢复

再思考一个场景，如果 client 与 server 建立连接后，没有数据传输，断掉 server 端的网络，这时如果把 server 程序重启一下，再恢复网络，那这条连接还能用吗？

如果 server 重启后，client 还是不发数据，那这条连接看起来还是可用的，因为他们根本不知道对方是个什么情况，但如果此时 client 发送一点数据给 server，你会发现 server 会发送一个 RST 给client，然后 client 就断开连接了

总结

除了正常情况之外，本文从 TCP 连接断开的角度结合实验给出了一些结论：

TCP 连接断开的 挥手 ，在进程崩溃时，会由操作系统内核代劳当 TCP 连接建立后，如果某一方断电或断网，如果此时刚好正在发送数据，TCP 数据包发送失败后会重试，重试达到上限时也会断开连接当 TCP 连接建立后，如果某一方断电或断网，且这条连接没有数据传输时如果开启了 KeepAlive 则会在一定心跳检测后断开连接，这个默认检测时间大概2个多小时，比较久如果未开启 KeepAlive 则连接永远存在如果一方发送 RST 包给另一方，也是会强制对方断开连接的

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