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Linux網絡編程：端口復用

來源：程序員人生發布時間：2015-09-06 08:16:00 閱讀次數：3734次

在《綁定( bind )端口需要注意的問題》提到：1個網絡利用程序只能綁定1個端口( 1個套接字只能綁定1個端口 )。

實際上，默許的情況下，如果1個網絡利用程序的1個套接字綁定了1個端口( 占用了 8000 )，這時候候，別的套接字就沒法使用這個端口( 8000 ), 驗證例子以下：

#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); //創建UDP套接字one if(sockfd_one < 0) { perror("sockfd_one"); exit(⑴); } // 設置本地網絡信息 struct sockaddr_in my_addr; bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); my_addr.sin_family = AF_INET; my_addr.sin_port = htons(8000); // 端口為8000 my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 綁定，端口為8000 err_log = bind(sockfd_one, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr)); if(err_log != 0) { perror("bind sockfd_one"); close(sockfd_one); exit(⑴); } int sockfd_two; sockfd_two = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //創建UDP套接字two if(sockfd_two < 0) { perror("sockfd_two"); exit(⑴); } // 新套接字sockfd_two，繼續綁定8000端口，綁定失敗 // 由于8000端口已被占用，默許情況下，端口沒有釋放，沒法綁定 err_log = bind(sockfd_two, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr)); if(err_log != 0) { perror("bind sockfd_two"); close(sockfd_two); exit(⑴); } close(sockfd_one); close(sockfd_two); return 0; }

程序編譯運行后結果以下：

那如何讓sockfd_one, sockfd_two兩個套接字都能成功綁定8000端口呢？這時候候就需要要到端口復用了。端口復用允許在1個利用程序可以把 n 個套接字綁在1個端口上而不出錯。

設置socket的SO_REUSEADDR選項，便可實現端口復用：

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

SO_REUSEADDR可以用在以下4種情況下。 (摘自《Unix網絡編程》卷1，即UNPv1)

1、當有1個有相同本地地址和端口的socket1處于TIME_WAIT狀態時，而你啟動的程序的socket2要占用該地址和端口，你的程序就要用到該選項。
2、SO_REUSEADDR允許同1port上啟動同1服務器的多個實例(多個進程)。但每一個實例綁定的IP地址是不能相同的。在有多塊網卡或用IP Alias技術的機器可以測試這類情況。
3、SO_REUSEADDR允許單個進程綁定相同的端口到多個socket上，但每一個socket綁定的ip地址不同。這和2很相似，區分請看UNPv1。
4、SO_REUSEADDR允許完全相同的地址和端口的重復綁定。但這只用于UDP的多播，不用于TCP。

需要注意的是，設置端口復用函數要在綁定之前調用，而且只要綁定到同1個端口的所有套接字都得設置復用：

// sockfd_one, sockfd_two都要設置端口復用 // 在sockfd_one綁定bind之前，設置其端口復用 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綁定bind之前，設置其端口復用 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));

端口復用完全代碼以下：

#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); //創建UDP套接字one if(sockfd_one < 0) { perror("sockfd_one"); exit(⑴); } // 設置本地網絡信息 struct sockaddr_in my_addr; bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); my_addr.sin_family = AF_INET; my_addr.sin_port = htons(8000); // 端口為8000 my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 在sockfd_one綁定bind之前，設置其端口復用 int opt = 1; setsockopt( sockfd_one, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR, (const void *)&opt, sizeof(opt) ); // 綁定，端口為8000 err_log = bind(sockfd_one, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr)); if(err_log != 0) { perror("bind sockfd_one"); close(sockfd_one); exit(⑴); } int sockfd_two; sockfd_two = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //創建UDP套接字two if(sockfd_two < 0) { perror("sockfd_two"); exit(⑴); } // 在sockfd_two綁定bind之前，設置其端口復用 opt = 1; setsockopt( sockfd_two, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR, (const void *)&opt, sizeof(opt) ); // 新套接字sockfd_two，繼續綁定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(⑴); } close(sockfd_one); close(sockfd_two); return 0; }

端口復用允許在1個利用程序可以把 n 個套接字綁在1個端口上而不出錯。同時，這 n 個套接字發送信息都正常，沒有問題。但是，這些套接字其實不是所有都能讀取信息，只有最后1個套接字會正常接收數據。

下面，我們在之前的代碼上，添加兩個線程，分別負責接收sockfd_one，sockfd_two的信息：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <pthread.h> // 線程1的回調函數 void *recv_one(void *arg) { printf("===========recv_one============== "); int sockfd = (int )arg; while(1){ int recv_len; char recv_buf[512] = ""; struct sockaddr_in client_addr; char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = "";//INET_ADDRSTRLEN=16 socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr); recv_len = recvfrom(sockfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len); inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN); printf(" ip:%s ,port:%d ",cli_ip, ntohs(client_addr.sin_port)); printf("sockfd_one =========== data(%d):%s ",recv_len,recv_buf); } return NULL; } // 線程2的回調函數 void *recv_two(void *arg) { printf("+++++++++recv_two++++++++++++++ "); int sockfd = (int )arg; while(1){ int recv_len; char recv_buf[512] = ""; struct sockaddr_in client_addr; char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = "";//INET_ADDRSTRLEN=16 socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr); recv_len = recvfrom(sockfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, &cliaddr_len); inet_ntop(AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN); printf(" ip:%s ,port:%d ",cli_ip, ntohs(client_addr.sin_port)); printf("sockfd_two @@@@@@@@@@@@@@@ data(%d):%s ",recv_len,recv_buf); } return NULL; } int main(int argc, char *argv[]) { int err_log; /////////////////////////sockfd_one int sockfd_one; sockfd_one = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //創建UDP套接字one if(sockfd_one < 0) { perror("sockfd_one"); exit(⑴); } // 設置本地網絡信息 struct sockaddr_in my_addr; bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); my_addr.sin_family = AF_INET; my_addr.sin_port = htons(8000); // 端口為8000 my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 在sockfd_one綁定bind之前，設置其端口復用 int opt = 1; setsockopt( sockfd_one, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR, (const void *)&opt, sizeof(opt) ); // 綁定，端口為8000 err_log = bind(sockfd_one, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr)); if(err_log != 0) { perror("bind sockfd_one"); close(sockfd_one); exit(⑴); } //接收信息線程1 pthread_t tid_one; pthread_create(&tid_one, NULL, recv_one, (void *)sockfd_one); /////////////////////////sockfd_two int sockfd_two; sockfd_two = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //創建UDP套接字two if(sockfd_two < 0) { perror("sockfd_two"); exit(⑴); } // 在sockfd_two綁定bind之前，設置其端口復用 opt = 1; setsockopt( sockfd_two, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR, (const void *)&opt, sizeof(opt) ); // 新套接字sockfd_two，繼續綁定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(⑴); } //接收信息線程2 pthread_t tid_two; pthread_create(&tid_two, NULL, recv_two, (void *)sockfd_two); while(1){ // 讓程序阻塞在這，不結束 NULL; } close(sockfd_one); close(sockfd_two); return 0; }

接著，通過網絡調試助手給這個服務器發送數據，結果顯示，只有最后1個套接字sockfd_two會正常接收數據：