这个 Common Lisp 示例中 socket-close 的目的是什么？

Question

我从 Common Lisp Cookbook 中找到了这个例子，它展示了如何使用 usocket 启动 TCP 服务器。

该示例创建一个套接字对象并建立连接，然后写入套接字。万一出现错误，套接字写入被包裹在一个 unwind-protect 中，它将关闭套接字以便它可以被重用。我已经重写了导致错误的示例，但是当我多次运行它时，我得到一个USOCKET:ADDRESS-IN-USE-ERROR. 如果我删除socket-close函数调用，行为是相同的。

(load "~/quicklisp/setup.lisp")
(ql:quickload "usocket")

(let* ((socket (usocket:socket-listen "localhost" 8080))
       (connection (usocket:socket-accept socket)))
        (unwind-protect
          (progn
            (error "error 1"))
          (progn
            (usocket:socket-close connection)
            (usocket:socket-close socket)
            (print "Error clean up"))))

Unhandled USOCKET:ADDRESS-IN-USE-ERROR in thread #<SB-THREAD:THREAD "main thread" RUNNING
                                                    {10005E85B3}>:
  Condition USOCKET:ADDRESS-IN-USE-ERROR was signalled.

Backtrace for: #<SB-THREAD:THREAD "main thread" RUNNING {10005E85B3}>
0: (SB-DEBUG::DEBUGGER-DISABLED-HOOK #<USOCKET:ADDRESS-IN-USE-ERROR {1003FDC063}> #<unused argument> :QUIT T)
1: (SB-DEBUG::RUN-HOOK *INVOKE-DEBUGGER-HOOK* #<USOCKET:ADDRESS-IN-USE-ERROR {1003FDC063}>)
2: (INVOKE-DEBUGGER #<USOCKET:ADDRESS-IN-USE-ERROR {1003FDC063}>)
3: (ERROR #<USOCKET:ADDRESS-IN-USE-ERROR {1003FDC063}>)
4: (USOCKET:SOCKET-LISTEN "localhost" 8080 :REUSEADDRESS NIL :REUSE-ADDRESS NIL :BACKLOG 5 :ELEMENT-TYPE CHARACTER)
5: ((LAMBDA NIL :IN "/home/sam/test/serve.lisp"))
6: (SB-INT:SIMPLE-EVAL-IN-LEXENV (LET* ((SOCKET (USOCKET:SOCKET-LISTEN "localhost" 8080)) (CONNECTION (USOCKET:SOCKET-ACCEPT SOCKET))) (UNWIND-PROTECT (PROGN (ERROR "error 1")) (PROGN (USOCKET:SOCKET-CLOSE CONNECTION) (USOCKET:SOCKET-CLOSE SOCKET) (PRINT "Error clean up")))) #<NULL-LEXENV>)
7: (EVAL-TLF (LET* ((SOCKET (USOCKET:SOCKET-LISTEN "localhost" 8080)) (CONNECTION (USOCKET:SOCKET-ACCEPT SOCKET))) (UNWIND-PROTECT (PROGN (ERROR "error 1")) (PROGN (USOCKET:SOCKET-CLOSE CONNECTION) (USOCKET:SOCKET-CLOSE SOCKET) (PRINT "Error clean up")))) 2 NIL)
8: ((LABELS SB-FASL::EVAL-FORM :IN SB-INT:LOAD-AS-SOURCE) (LET* ((SOCKET (USOCKET:SOCKET-LISTEN "localhost" 8080)) (CONNECTION (USOCKET:SOCKET-ACCEPT SOCKET))) (UNWIND-PROTECT (PROGN (ERROR "error 1")) (PROGN (USOCKET:SOCKET-CLOSE CONNECTION) (USOCKET:SOCKET-CLOSE SOCKET) (PRINT "Error clean up")))) 2)
9: ((LAMBDA (SB-KERNEL:FORM &KEY :CURRENT-INDEX &ALLOW-OTHER-KEYS) :IN SB-INT:LOAD-AS-SOURCE) (LET* ((SOCKET (USOCKET:SOCKET-LISTEN "localhost" 8080)) (CONNECTION (USOCKET:SOCKET-ACCEPT SOCKET))) (UNWIND-PROTECT (PROGN (ERROR "error 1")) (PROGN (USOCKET:SOCKET-CLOSE CONNECTION) (USOCKET:SOCKET-CLOSE SOCKET) (PRINT "Error clean up")))) :CURRENT-INDEX 2)
10: (SB-C::%DO-FORMS-FROM-INFO #<CLOSURE (LAMBDA (SB-KERNEL:FORM &KEY :CURRENT-INDEX &ALLOW-OTHER-KEYS) :IN SB-INT:LOAD-AS-SOURCE) {1001B7128B}> #<SB-C::SOURCE-INFO {1001B71243}> SB-C::INPUT-ERROR-IN-LOAD)
11: (SB-INT:LOAD-AS-SOURCE #<SB-SYS:FD-STREAM for "file /home/sam/test/serve.lisp" {1001B66763}> :VERBOSE NIL :PRINT NIL :CONTEXT "loading")
12: ((FLET SB-FASL::THUNK :IN LOAD))
13: (SB-FASL::CALL-WITH-LOAD-BINDINGS #<CLOSURE (FLET SB-FASL::THUNK :IN LOAD) {7FFFF63E769B}> #<SB-SYS:FD-STREAM for "file /home/sam/test/serve.lisp" {1001B66763}>)
14: ((FLET SB-FASL::LOAD-STREAM :IN LOAD) #<SB-SYS:FD-STREAM for "file /home/sam/test/serve.lisp" {1001B66763}> NIL)
15: (LOAD #<SB-SYS:FD-STREAM for "file /home/sam/test/serve.lisp" {1001B66763}> :VERBOSE NIL :PRINT NIL :IF-DOES-NOT-EXIST T :EXTERNAL-FORMAT :DEFAULT)
16: ((FLET SB-IMPL::LOAD-SCRIPT :IN SB-IMPL::PROCESS-SCRIPT) #<SB-SYS:FD-STREAM for "file /home/sam/test/serve.lisp" {1001B66763}>)
17: ((FLET SB-UNIX::BODY :IN SB-IMPL::PROCESS-SCRIPT))
18: ((FLET "WITHOUT-INTERRUPTS-BODY-3" :IN SB-IMPL::PROCESS-SCRIPT))
19: (SB-IMPL::PROCESS-SCRIPT "serve.lisp")
20: (SB-IMPL::TOPLEVEL-INIT)
21: ((FLET SB-UNIX::BODY :IN SAVE-LISP-AND-DIE))
22: ((FLET "WITHOUT-INTERRUPTS-BODY-36" :IN SAVE-LISP-AND-DIE))
23: ((LABELS SB-IMPL::RESTART-LISP :IN SAVE-LISP-AND-DIE))

unhandled condition in --disable-debugger mode, quitting

Answer 1

你得到这个的原因是因为 TCP 协议的性质：连接处于RFC793描述的 TCP 状态机中称为 TIME-WAIT 的状态。状态机图位于 RFC793 的第 23 页。

状态机的有趣之处在于当一端（我称其为“您”）想要关闭连接时——这称为“主动关闭”，在这种情况下，这就是您通过socket-close调用发起的操作。我会称另一端为“他们”。主动关闭的正常事件顺序是：

1. 你向他们发送一个 FIN 数据包；
2. 他们确认您的 FIN 并依次发送 FIN；
3. 你确认他们的 FIN。

现在重要的是要记住，这些数据包中的任何一个（它们的 ACK 和 FIN 通常是同一个数据包，我认为总是如此）可能会丢失，状态机需要从中恢复。

有一个特别有趣的数据包是最后一个 ACK​​：它特别有趣，因为它是有史以来发送的最后一个数据包，这意味着您无法知道它是否到达了它们。

所以从两端考虑情况

从他们的角度来看：他们已经发送了一个 FIN 并正在等待您的 ACK。现在：

• 或者 ACK 在适当的时候到达，在这种情况下，他们知道一切都结束了，他们可以拆除连接中涉及的一切。
• 或者，在等待规定的时间后，ACK没有到达，所以他们必须假设他们的 FIN 丢失了或者你对他们的 FIN 的 ACK 丢失了，所以他们必须重新发送 FIN 并返回等待 ACK .

从您的角度来看：您已经获得了他们的 FIN 并发送了最后一个 ACK​​。但是你不知道那个 ACK​​ 是否已经到达他们那里。因此，您等待规定的时间，以便让他们有机会意识到 ACK 没有收到他们并重新发送他们的 FIN。在此等待期间，您无法拆除连接，因为在任何时候您都可能获得另一个 FIN。

这种等待状态被称为 TIME-WAIT，在此期间连接的端点不能被重用。这就是你看到的问题。

您需要在 TIME-WAIT 中等待最大段生存期 (MSL) 的两倍：MSL 是数据包在网络中的预期停留时间。

当然，如果较早的数据包丢失，则在 TIME-WAIT 之前可能会出现其他等待状态。但 TIME-WAIT 是唯一一个总是发生的。

由于无法处理名称中的连字符的语言，TIME-WAIT 通常被称为 TIME_WAIT。