对于 UDP 套接字，在 close() 返回的那一刻，IP 地址是无限的吗？

Posted 2023-02-25

【中文标题】对于 UDP 套接字，在 close() 返回的那一刻，IP 地址是无限的吗？

【英文标题】：For UDP sockets, is the ip address unbounded the moment close() returns?

【发布时间】：2015-03-23 17:10:06

【问题描述】：

在阅读 this great answer 时，我了解到 TCP 套接字可以有一个名为 TIME_WAIT 的状态。由于该状态，即使close(int fd) 函数返回了0，TCP 套接字也可能没有释放它所绑定的地址。

鉴于 UDP 是无连接的，并且它没有像 TCP 那样传递数据的可靠性要求，是否可以安全地假设一旦 close(int fd) 返回 0，地址是未绑定的？

【参考方案1】：

是的，根据源代码https://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/net/ipv4/udp.c?id=refs/tags/v3.19-rc6，udp_destroy_sock()（~2028 行）会刷新所有待处理的帧，并释放释放地址的套接字。

你可以用一个简单的例子来证明这一点。你需要netcat，一个客户端和一个服务器。一台服务器，运行以下代码：

#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() 
    struct sockaddr_in me;
    int sock;

    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP)) == -1) 
        perror("socket error:");
        return -1;
        
    memset(&me, 0, sizeof(me));
    me.sin_family = AF_INET;
    me.sin_port = htons(60000);
    me.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    if (bind(sock, (struct sockaddr*)&me, sizeof(me)) == -1) 
        perror("bind error: ");
        return -1;
        

    printf("On client execute:\n");
    printf("      nc -u servers ip address 60000\n\n");
    printf("type: hello world<enter>\n");
    printf("Hit enter when you've done this...");
    getchar();

    printf("\nNow check the input queue on this server\n");
    printf("    netstat -an|grep 60000\n");
    printf("Notice that we have buffered data we have not read\n");
    printf("(probably about 360 bytes)\n");
    printf("Hit enter to continue...");
    getchar();

    printf("\nI'm going to end. After I do, run netstat -an again\n");
    printf("and you'll notice port 60000 is gone.\n\n");
    printf("Re-run this program on server again and see you\n");
    printf("have no problem re-acquiring the UDP port.\n");
    return 0;
    

【讨论】：

您能否添加一个代码示例（可以运行）如何显示 TCP 不会在套接字关闭时释放地址而 UDP 会释放地址的场景？

我认为没有必要展示 TCP 套接字的 TIME_WAIT 状态，因为它是规范要求的状态，几乎到处都有它的文档，并且 Linux 内核包含影响其持续时间的可调参数。一个socket在正常终止时总是进入TIME_WAIT状态。

我认为 OP 试图确认收单方进程结束时 UDP 端口已完全释放。我同意 linux 内核参考是权威的答案，但他正在寻找更多的信心——这是一种测试方法。

【参考方案2】：

TL;DR： UDP 套接字将立即关闭和解除绑定（除非它是与其他侦听器的广播/多播地址）。

TIME WAIT 由原始RFC 793 指定仅适用于 TCP。它需要 2 * Maximum Segment Lifetime 才能在 TCP 中关闭套接字之前过期。

Stevens 著名的Unix Network Programming 也为好奇的人更详细地解释了 TCP 的 TIME WAIT。

UDP 没有连接。TIME WAIT 不是该协议的一部分。

Linux 源代码虽然与基于 Linux 的系统上的潜在专有行为相关，但并不是此类问题的权威。

最初的 1981 DARPA TCP RFC 793 是权威的，Berkeley Sockets api 所基于的 POSIX sockets 定义了套接字 API 的预期行为。

同样相关的是BSD network stack，它为早期互联网中的 TCP/IP 提供支持，直至今天的 Windows、ios 和 OSX，并提供 TCP/IP RFC 的权威参考实现。 BSD 堆栈仍被视为the benchmark for a future Linux stack several years from now.（Facebook 在 2014 年年中发布了一个专家职位，以帮助使 Linux 达到或超过 FreeBSD 堆栈的可靠性和性能）。