一般伺服器的幾種異常分別為：伺服器主機崩潰、伺服器主機崩潰後重啟、伺服器主機關機。

1. 伺服器主機崩潰

  所謂伺服器崩潰就是伺服器掛了，導致網路斷開，那麼當伺服器崩潰時會發生什麼？

  為了模擬這種情況我們需要在不同機器上啟動伺服器和客戶端，先啟動伺服器，再啟動客戶端，在客戶端輸入hello以確認連線正常工作，然後再把伺服器的網路斷開，此時客戶端傳送的資料到達不了伺服器，而伺服器傳送的資料也到不了客戶端，並且客戶端和服務端並不知道雙方是否發生異常。

  也就是說客戶端傳送world後，會呼叫read一直阻塞等待讀取伺服器的回射，但由於伺服器已經崩潰，服務端已經收不到客戶端的資料了，那麼客戶端tcp會進行重傳（一般Berkeley實現會重傳12次，然後等待大約9分鐘），並期望收到ACK。假設服務端在此期間網路一直是斷開的，當客戶端放棄等待時，read將返回以下幾個錯誤：

1.ETIMEDOUT錯誤（主機存在，但是主機不響應）

2.ENETUNREACH錯誤（主機不可達，鏈路中間路由存在問題，比如某個路由器無法到達主機）

3.EHOSTUNREACH 錯誤（網路存在，但主機不存在）

2. 示例程式

關於客戶端和服務端的程式實現如下 服務端程式：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
 

#include <ctype.h>
#include <arpa/inet.h>

#define SERV_PORT 10001
#define SERV_IP "192.168.0.107"

int main(void) {
    int sfd, cfd;
    int len, i;
    //BUFSIZ是系統內嵌的一個巨集，用來指定buf大小
    char buf[BUFSIZ], clie_IP[BUFSIZ];
    struct sockaddr_in serv_addr, clie_addr;
    socklen_t clie_addr_len;
    sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0
 
);
    bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));      
    serv_addr.sin_family = AF_INET;           
    inet_pton(AF_INET , SERV_IP , &serv_addr.sin_addr.s_addr);
    serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);              

    //繫結套接字
    bind(sfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    listen(sfd, 64);
    printf("wait for client connect ...\n");
    clie_addr_len = sizeof(clie_addr);
    //阻塞等待客戶端發起連線
    cfd = accept(sfd, (struct sockaddr *)&clie_addr, &clie_addr_len);
    //列印客戶端的ip地址和埠號
    printf("client IP:%s\tport:%d\n", 
            inet_ntop(AF_INET, &clie_addr.sin_addr.s_addr, clie_IP, sizeof(clie_IP)), 
            ntohs(clie_addr.sin_port));
    //迴圈處理客戶端的資料請求
    while (1) {
        len = read(cfd, buf, sizeof(buf));
        //read返回0說明對端已經關閉
        if(len == 0){
            break;
        }
        write(STDOUT_FILENO, buf, len);

        //處理客戶端資料，小寫轉大寫
        for (i = 0; i < len; i++){
            buf[i] = toupper(buf[i]);
        }
        //處理完資料，回寫給客戶端
        write(cfd, buf, len);
    }
    //關閉連線
    close(sfd);
    close(cfd);
    return 0;
}

客戶端程式：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>

#define SERV_IP "192.168.0.107"
#define SERV_PORT 10001

int main(void) {
        int sfd, len;
        struct sockaddr_in serv_addr;
        char buf[BUFSIZ];
        sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        bzero(&serv_addr, sizeof(serv_addr));                       
        serv_addr.sin_family = AF_INET;                         
        inet_pton(AF_INET, SERV_IP, &serv_addr.sin_addr.s_addr); 
        serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);                      
        connect(sfd, (struct sockaddr *)&serv_addr ,  sizeof(serv_addr));
        //迴圈讀寫資料
        while (1) {
                fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
                //將資料寫給伺服器
                write(sfd, buf, strlen(buf)); 
                //從伺服器讀取轉換後資料
                len = read(sfd, buf, sizeof(buf));

                //判斷read返回什麼錯誤
                if(len < 0){
                        if(errno == ETIMEDOUT){
                                puts("主機存在，但是主機不響應");
                        }else if(errno == EHOSTUNREACH){
                                puts("網路存在，但主機不存在");
                        }else if(errno == ENETUNREACH){
                                puts("主機不可達");
                        }
                        break;
                }
                write(STDOUT_FILENO, buf, len);

        }
        //關閉連結
        close(sfd);
        return 0;
}

程式執行結果：

圖1

  先啟動服務端，再啟動客戶端，並輸入hello驗證客戶端和服務端之間通訊正常，然後再把服務端的網路斷開模擬伺服器主機崩潰，再輸入world，整個程式運行了大約16分鐘左右，最後客戶端的read返回EHOSTUNREACH錯誤（需要注意的是：不同的實驗環境，產生的錯誤可能是不一樣的），程式執行結束。

  從tcpdump抓取到的資料包來看，客戶端總共重傳了7次，然後就放棄了：

圖2

  換句話說，當客戶端阻塞於read呼叫處，一直重傳直到超時，客戶端才發現服務端主機已崩潰或主機不可達，然後返回一個狀態碼，而這個過程是很長的（在這個試驗中重傳超時時間為16分鐘）。如果客戶端希望能及時知道服務端是否崩潰時，一般我們可以自己實現一個超時的read函式，呼叫read並設定超時時間；又或者設定SO_KEEPALIVE套接字選項，也可以通過套接字選項設定tcp重傳超時時間。

3. 伺服器主機崩潰重啟

  客戶端和服務端建立連線後，再斷開伺服器主機連線的網路，把服務端程序關閉掉，通過netstat -ant命令檢視服務端程序的狀態，如果是FIN_WAIT1狀態的話，那麼等待FIN_WAIT1狀態消失為止再恢復伺服器主機的網路。

  在伺服器主機崩潰後重啟的情況下，如果客戶端在主機崩潰重啟前不主動傳送資料，那麼客戶是不會知道伺服器已經崩潰重啟的，客戶端會一直阻塞與read呼叫。如果客戶端向伺服器傳送了資料，伺服器依然能收到這個報文，但是伺服器崩潰重啟後丟失了之前的連線資訊（之前的連線已經不存在了），所以伺服器主機會以RST響應客戶端，當客戶端收到RST時，又因為客戶端正阻塞於read呼叫處，這會導致read返回ECONNRESET錯誤。

修改客戶端部分程式碼：

len = read(sfd, buf, sizeof(buf));
if(len < 0){
    if(errno == ECONNRESET){
        perror("read error: ");
    }
}

程式執行結果：

結果分析：   通過程式的執行結果來看，客戶端在向服務端傳送hello後，服務端會立即傳送了RST迴應，按理來說應該是write收到這個RST並返回ECONNRESET錯誤。但是要知道程式執行速度非常的快，write函式極有可能收不到這個RST並返回成功，但是客戶端又接著呼叫read阻塞等待在此處，所以read一定會收到這個RST，然後導致read返回ECONNRESET錯誤，列印Connection reset by peer，這句話大概的意思是：對端連線已重置。

而tcpdump抓取到的資料包正好驗證了這一點：

  同樣的，如果客戶端需要檢測伺服器主機是否崩潰重啟，也需要設定SO_KEEPALIVE套接字選項或者其他心跳檢測函式，以此來檢測伺服器的狀態。

4. 伺服器關機

  這一小節將介紹伺服器程式正在執行時，伺服器正常關機的情況。一般來說，當unix系統關機時，init程序會發送SIGTERM訊號，並等待一段時間（5 — 20秒左右），然後給所有正在執行的程序傳送SIGKILL訊號，也就是說所有正在執行的程式會在這段時間內清理，終止。

  換句話說，如果忽略SIGTERM訊號的話，那麼伺服器程式會被SIGKILL訊號終止掉，這將會發生和伺服器程序終止時一樣的情況（11-服務端程序終止和SIGPIPE訊號）。

異常處理在網路程式設計中本就是一個難點