Windows和Linux上socket的终止问题（time_wait）

在编写远控工具DanceShell的shell连接部分，功能需求是当本次连接终止时，自动启动socket监听，依然是在此前的IP和端口进行监听，并且在监听前关闭socket连接：

1 2	clientSocket.shutdown(2) clientSocket.close()

此时在Windows上运行并断开重复监听时是成功的：

但是同样的项目代码，在Linux就会报错：

抛出来这样的错误：

Traceback (most recent call last):
  File "server.py", line 67, in <module>       
    main()           
  File "server.py", line 35, in main 
    server, clientSocket, clientAddress = connect(host, port)
  File "server.py", line 19, in connect
    server.bind((serverHost, serverPort))
OSError: [Errno 98] Address already in use

报错显示地址已经被使用，无法再次进行socket bind()绑定。

起初以为是仅仅终止了clientSocket而没有结束（关闭）serverSocket，于是在关闭clientSocket后又加入一行关闭serverSocket的代码：

1
2
3

clientSocket.shutdown(2)
clientSocket.close()
server.close()

Windows上同样可以，但是Linux上运行，关闭再次监听依然会报错。

当我以为仅仅是Windows和Linux不同操作系统上的socket存在差异时，查询资料得知，Windows和Linux上第一次关闭socket连接并不会立即释放地址和端口，也就是不会立即释放该socket（ip:port），而是处于time_wait的一个状态

关于该状态的含义，书籍《TCP/IP详解卷》中给出的解释是，由于TCP连接存在一个最大段生存期MSL（Maximum Segment Lifetime），它代表任何报文段在被丢弃前在网络中被允许存在的最大时长，而当连接断开时，为了防止可能存在于网络中的的数据包，在重新建立新连接后被当作新连接的数据报文，所以会设定一个time_wait，也称之为2MSL，即时长是MSL的2倍。所以在这2MSL的time_wait时间内，该地址端口不允许再次绑定使用。

Windows上time_wait的时间是30-300s，不同的版本有不同的默认值，所以不能够立即再次绑定此前的端口（socket），当遇到以下两种情况时，才会完全释放：

1、程序结束
2、time_wait结束

但是，由于在实际应用中，服务端同一服务所监听的端口通常是固定的，比如80、443等，如果服务端终止了已经建立连接的服务器进程，此时需要立刻恢复监听，而TCP处于time_wait状态，无法立刻再次监听相同端口，需要等待2MSL，这会大大降低服务器的效率，影响正常的服务。所以针对此问题，之后又提出了socket地址复用（SO_REUSEADDR）。

SO_REUSEADDR地址复用就是为了绕过time_wait这个2MSL等待时间而设定的选项，所以它的作用范围仅仅是出于time_wait状态的socket。在bind()之前使用setsockopt()函数来设定socket参数，Python示例如下：

1	server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)

在服务器端加入该代码，代码块部分：

def connect(host, port):
  serverHost = host
  serverPort = port
  server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
  server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
  server.bind((serverHost, serverPort))
  server.listen(5)
  msg = " Server is Listening <%s:%s>\n  Waiting……" % (serverHost, serverPort)
  print(Colors.CYAN + "[*]" + Colors.END + msg)
  clientSocket, clientAddress = server.accept()