记录ssl epoll的tcp socket服务端在客户端断开时崩溃的问题

news2024/9/21 2:21:18

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  • 当客户端关闭后，Epoll 的 TCP socket 服务端会收到两次断开事件可能有以下原因及解决方法：
    • 原因分析
    • 解决方法
  • 问题ssl socket服务端代码
  • 出错现象
  • 第一次尝试修改
  • 正确改法
  • 附上客户端代码

记录ssl epoll的tcp socket服务端在客户端断开时接收到多次disconnect事件导致崩溃的问题.
流程:在linux服务器上跑socke服务, 客户端连接后发送数据,服务端回复, 客户端接收到回复后关闭.

当客户端关闭后，Epoll 的 TCP socket 服务端会收到两次断开事件可能有以下原因及解决方法：

原因分析

  1. 网络延迟或数据包重传
    网络环境不稳定可能导致数据包延迟到达或重传。当客户端关闭连接时，发送的断开信号可能由于网络延迟在服务端被接收多次。
    这种情况下，服务端可能会误认为有多个断开事件发生。
  2. 服务端处理逻辑问题
    服务端在处理断开事件时，如果没有正确地标记已处理的事件或者没有及时清理相关资源，可能会导致后续再次触发相同的断开事件。
    例如，在处理第一个断开事件后，服务端可能没有将对应的文件描述符从 Epoll 实例中移除，导致下一次轮询时再次触发该事件。
  3. SSL 层的影响
    如果使用了 SSL 加密，SSL 层的关闭过程可能会与底层的 TCP 连接关闭产生交互问题，导致服务端收到多次断开事件。
    SSL 的关闭握手过程可能会产生额外的数据包，被服务端误认为是新的断开事件。

解决方法

  1. 处理网络问题
    可以通过优化网络环境、增加超时时间等方式来减少网络延迟和数据包重传的影响。
    对于关键的应用，可以考虑使用更稳定的网络连接或者采用网络冗余技术。
  2. 优化服务端处理逻辑
    在服务端处理断开事件时，确保正确地标记已处理的事件，并及时清理相关资源。
    例如，在处理断开事件后，立即将对应的文件描述符从 Epoll 实例中移除，避免再次触发相同的事件。

问题ssl socket服务端代码

这段代码是用AI工具自动生成的, 拿来调试后发现有问题

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <netinet/in.h>
#include <openssl/ssl.h>
#include <openssl/err.h>

#define MAX_EVENTS 10
#define BUFFER_SIZE 1024

void handle_error(const char* msg) {
    perror(msg);
    exit(EXIT_FAILURE);
}

SSL_CTX* init_ssl_context() {
    SSL_library_init();
    OpenSSL_add_all_algorithms();
    SSL_load_error_strings();
    SSL_CTX* ctx = SSL_CTX_new(TLS_server_method());
    if (!ctx) {
        ERR_print_errors_fp(stderr);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, "server.crt", SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
        ERR_print_errors_fp(stderr);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, "server.key", SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
        ERR_print_errors_fp(stderr);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return ctx;
}

void handle_client(SSL* ssl, int epollfd, int client_socket) {
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    int bytes_read = SSL_read(ssl, buffer, BUFFER_SIZE - 1);
    if (bytes_read > 0) {
        buffer[bytes_read] = '\0';
        printf("Received: %s", buffer);
        SSL_write(ssl, buffer, bytes_read);
    } else {
        if (bytes_read == 0) {
            printf("Connection closed by client\n");
        } else {
            ERR_print_errors_fp(stderr);
        }
        close(client_socket);
        SSL_shutdown(ssl);
        SSL_free(ssl);
        epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, client_socket, NULL);
    }
}

int main() {
    int server_socket, client_socket;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
    SSL_CTX* ssl_ctx = init_ssl_context();

    server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (server_socket == -1) {
        handle_error("socket");
    }

    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    server_addr.sin_port = htons(12345);

    if (bind(server_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) {
        handle_error("bind");
    }

    if (listen(server_socket, 10) == -1) {
        handle_error("listen");
    }

    int epollfd = epoll_create1(0);
    if (epollfd == -1) {
        handle_error("epoll_create1");
    }

    struct epoll_event event;
    event.events = EPOLLIN;
    event.data.fd = server_socket;
    if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, server_socket, &event) == -1) {
        handle_error("epoll_ctl");
    }
    printf("EPOLL_CTL_ADD:%d\n", server_socket);

    struct epoll_event events[MAX_EVENTS];
    while (1) {
        int nfds = epoll_wait(epollfd, events, MAX_EVENTS, -1);
        if (nfds == -1) {
            handle_error("epoll_wait");
        }

        for (int i = 0; i < nfds; i++) {
            if (events[i].data.fd == server_socket) {
                client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_len);
                if (client_socket == -1) {
                    handle_error("accept");
                }

                SSL* ssl = SSL_new(ssl_ctx);
                SSL_set_fd(ssl, client_socket);
                if (SSL_accept(ssl) <= 0) {
                    ERR_print_errors_fp(stderr);
                    close(client_socket);
                    continue;
                }

                event.events = EPOLLIN;
                event.data.ptr = ssl; // 重点是这两行, 后面会分析
                //event.data.fd = client_socket;
                if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, client_socket, &event) == -1) {
                    handle_error("epoll_ctl");
                }

                printf("New client connected, EPOLL_CTL_ADD:%d, ssl:%p\n",  client_socket, ssl);
            } else {
                // 这里用了data.ptr 与data.fd
                SSL* ssl = (SSL*)events[i].data.ptr;
                printf("data fd:%d ssl:%p\n", events[i].data.fd, ssl);
                handle_client(ssl, epollfd, events[i].data.fd);
            }
        }
    }

    close(server_socket);
    SSL_CTX_free(ssl_ctx);
    return 0;
}

出错现象

EPOLL_CTL_ADD:3
New client connected, EPOLL_CTL_ADD:5
Received: 1
Connection closed by client
Connection closed by client
段错误 (核心已转储)

经过调试发现,每次客户端close后,服务端会接收到两次的disconnect事件, 导致重复关闭从而崩溃.

第一次尝试修改

handle_client(SSL* ssl, int epollfd, int client_socket)中会调用close(client_socket), 发现client_socket值没传.

                event.data.ptr = ssl; // 重点是这两行, 后面会分析
                event.data.fd = client_socket;// 把这行注释打开,把client_socket传递到event中

这么改后,还是会崩溃.
通过man查看event的结构体epoll_data原型, 发现data是union类型, ptr与fd不能同时赋值, 所以第一次改法失败.
epoll_data结构如下

           typedef union epoll_data {
               void        *ptr;
               int          fd;
               uint32_t     u32;
               uint64_t     u64;
           } epoll_data_t;

           struct epoll_event {
               uint32_t     events;      /* Epoll events */
               epoll_data_t data;        /* User data variable */
           };

正确改法

client_socket从ssl中获取,不需要额外传递, 如图, 左边是问题代码, 右边是改正过的代码
在这里插入图片描述

附上客户端代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <netinet/in.h>
#include <openssl/ssl.h>
#include <openssl/err.h>
#include <arpa/inet.h>


#define BUFFER_SIZE 1024

void handle_error(const char* msg) {
    perror(msg);
    exit(EXIT_FAILURE);
}

SSL_CTX* init_ssl_context() {
    SSL_library_init();
    OpenSSL_add_all_algorithms();
    SSL_load_error_strings();
    SSL_CTX* ctx = SSL_CTX_new(TLS_client_method());
    if (!ctx) {
        ERR_print_errors_fp(stderr);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return ctx;
}

int main() {
    int client_socket;
    struct sockaddr_in server_addr;
    SSL_CTX* ssl_ctx = init_ssl_context();

    client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (client_socket == -1) {
        handle_error("socket");
    }

    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    server_addr.sin_port = htons(12345);

    if (connect(client_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) {
        handle_error("connect");
    }

    SSL* ssl = SSL_new(ssl_ctx);
    SSL_set_fd(ssl, client_socket);
    if (SSL_connect(ssl) <= 0) {
        ERR_print_errors_fp(stderr);
        close(client_socket);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    char buffer[BUFFER_SIZE];
    printf("Enter a message to send to the server: ");
    fgets(buffer, BUFFER_SIZE, stdin);
    SSL_write(ssl, buffer, strlen(buffer));

    int bytes_read = SSL_read(ssl, buffer, BUFFER_SIZE - 1);
    if (bytes_read > 0) {
        buffer[bytes_read] = '\0';
        printf("Received from server: %s", buffer);
    } else {
        ERR_print_errors_fp(stderr);
    }

    SSL_shutdown(ssl);
    SSL_free(ssl);
    close(client_socket);
    SSL_CTX_free(ssl_ctx);

    return 0;
}

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