Linux网络编程:端口复用

在《绑定( bind )端口需要注意的问题》提到:一个网络应用程序只能绑定一个端口( 一个套接字只能绑定一个端口 )。

实际上,默认的情况下,如果一个网络应用程序的一个套接字 绑定了一个端口( 占用了 8000 ),这时候,别的套接字就无法使用这个端口( 8000 ), 验证例子如下:

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>int main(int argc, char *argv[]){int sockfd_one;int err_log;sockfd_one = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //创建UDP套接字oneif(sockfd_one < 0){perror("sockfd_one");exit(-1);}// 设置本地网络信息struct sockaddr_in my_addr;bzero(&my_addr, sizeof(my_addr));my_addr.sin_family = AF_INET;my_addr.sin_port = htons(8000);// 端口为8000my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);// 绑定,端口为8000err_log = bind(sockfd_one, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));if(err_log != 0){perror("bind sockfd_one");close(sockfd_one);exit(-1);}int sockfd_two;sockfd_two = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //创建UDP套接字twoif(sockfd_two < 0){perror("sockfd_two");exit(-1);}// 新套接字sockfd_two,继续绑定8000端口,绑定失败// 因为8000端口已被占用,默认情况下,端口没有释放,无法绑定err_log = bind(sockfd_two, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));if(err_log != 0){perror("bind sockfd_two");close(sockfd_two);exit(-1);}close(sockfd_one);close(sockfd_two);return 0;}程序编译运行后结果如下:

那如何让sockfd_one,sockfd_two两个套接字都能成功绑定8000端口呢?这时候就需要要到端口复用了。端口复用允许在一个应用程序可以把 n 个套接字绑在一个端口上而不出错。

设置socket的SO_REUSEADDR选项,即可实现端口复用:

int opt = 1;// sockfd为需要端口复用的套接字setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const void *)&opt, sizeof(opt));

SO_REUSEADDR可以用在以下四种情况下。(摘自《Unix网络编程》卷一,即UNPv1)

1、当有一个有相同本地地址和端口的socket1处于TIME_WAIT状态时,而你启动的程序的socket2要占用该地址和端口,你的程序就要用到该选项。2、SO_REUSEADDR允许同一port上启动同一服务器的多个实例(多个进程)。但每个实例绑定的IP地址是不能相同的。在有多块网卡或用IP Alias技术的机器可以测试这种情况。3、SO_REUSEADDR允许单个进程绑定相同的端口到多个socket上,但每个socket绑定的ip地址不同。这和2很相似,区别请看UNPv1。4、SO_REUSEADDR允许完全相同的地址和端口的重复绑定。但这只用于UDP的多播,不用于TCP。

需要注意的是,设置端口复用函数要在绑定之前调用,而且只要绑定到同一个端口的所有套接字都得设置复用:

// sockfd_one, sockfd_two都要设置端口复用// 在sockfd_one绑定bind之前,设置其端口复用int opt = 1;setsockopt( sockfd_one, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR, (const void *)&opt, sizeof(opt) );err_log = bind(sockfd_one, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));// 在sockfd_two绑定bind之前,设置其端口复用opt = 1;setsockopt( sockfd_two, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(const void *)&opt, sizeof(opt) );err_log = bind(sockfd_two, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));端口复用完整代码如下:#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>int main(int argc, char *argv[]){int sockfd_one;int err_log;sockfd_one = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //创建UDP套接字oneif(sockfd_one < 0){perror("sockfd_one");exit(-1);}// 设置本地网络信息struct sockaddr_in my_addr;bzero(&my_addr, sizeof(my_addr));my_addr.sin_family = AF_INET;my_addr.sin_port = htons(8000);// 端口为8000my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);// 在sockfd_one绑定bind之前,设置其端口复用int opt = 1;setsockopt( sockfd_one, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(const void *)&opt, sizeof(opt) );// 绑定,端口为8000err_log = bind(sockfd_one, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));if(err_log != 0){perror("bind sockfd_one");close(sockfd_one);exit(-1);}int sockfd_two;sockfd_two = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //创建UDP套接字twoif(sockfd_two < 0){perror("sockfd_two");exit(-1);}// 在sockfd_two绑定bind之前,设置其端口复用opt = 1;setsockopt( sockfd_two, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(const void *)&opt, sizeof(opt) );// 新套接字sockfd_two,继续绑定8000端口,成功err_log = bind(sockfd_two, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));if(err_log != 0){perror("bind sockfd_two");close(sockfd_two);exit(-1);}close(sockfd_one);close(sockfd_two);return 0;}端口复用允许在一个应用程序可以把 n 个套接字绑在一个端口上而不出错。同时,这 n 个套接字发送信息都正常,没有问题。但是,这些套接字并不是所有都能读取信息,只有最后一个套接字会正常接收数据。

贪婪是最真实的贫穷,满足是最真实的财富

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