【网络编程】TCPIP-8-套接字的多种选项
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前言
说明:
- demo 基于 Linux。
8. 套接字的多种选项
一般创建好套接字后直接使用即可,有些配置是默认的,当然也可以通过以下修改。
8.1 API getsockopt();
& setsockopt();
/*
sock: 用于查看选项套接字文件描述符
level: 要查看的可选项协议层
optname: 要查看的可选项名
optval: 保存查看结果的缓冲地址值
optlen: 向第四个参数传递的缓冲大小。调用函数候,该变量中保存通过第四个参数返回的可选项信息的字节数。
成功时返回 0 ,失败时返回 -1
*/
#include <sys/socket.h>
int getsockopt(int sock, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);
/*
sock: 用于更改选项套接字文件描述符
level: 要更改的可选项协议层
optname: 要更改的可选项名
optval: 保存更改结果的缓冲地址值
optlen: 向第四个参数传递的缓冲大小。调用函数候,该变量中保存通过第四个参数返回的可选项信息的字节数。
成功时返回 0 ,失败时返回 -1
*/
#include <sys/socket.h>
int setsockopt(int sock, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);
8.2 套接字选项
注意,套接字可选项是分层的。
- SOL_SOCKET:套接字的通用可选项。
- IPPROTO_TCP:可选项是 TCP 协议的相关事项。
- IPPROTO_IP:IP 协议相关事项。
协议层 | 选项名 | 读取 | 设置 |
---|---|---|---|
SOL_SOCKET | SO_SNDBUF | O | O |
SOL_SOCKET | SO_RCVBUF | O | O |
SOL_SOCKET | SO_REUSEADDR | O | O |
SOL_SOCKET | SO_KEEPALIVE | O | O |
SOL_SOCKET | SO_BROADCAST | O | O |
SOL_SOCKET | SO_DONTROUTE | O | O |
SOL_SOCKET | SO_OOBINLINE | O | O |
SOL_SOCKET | SO_ERROR | O | X |
SOL_SOCKET | SO_TYPE | O | X |
IPPROTO_IP | IP_TOS | O | O |
IPPROTO_IP | IP_TTL | O | O |
IPPROTO_IP | IP_MULTICAST_TTL | O | O |
IPPROTO_IP | IP_MULTICAST_LOOP | O | O |
IPPROTO_IP | IP_MULTICAST_IF | O | O |
IPPROTO_TCP | TCP_KEEPALIVE | O | O |
IPPROTO_TCP | TCP_NODELAY | O | O |
IPPROTO_TCP | TCP_MAXSEG | O | O |
8.3 缓冲区相关可选项
SO_SNDBUF
& SO_RCVBUF
SO_SNDBUF
:
- 输出缓冲区相关的可选项。
- 可用其读取当前 I/O 大小,也可以更改缓冲区大小。
SO_RCVBUF
:
- 输入缓冲区相关的可选项。
- 可用其读取当前 I/O 大小,也可以更改缓冲区大小。
8.4 端口复用
主要用到 SO_REUSEADDR
先了解一些概念再介绍该选项。
8.4.1 time-wait 状态
MSL:报文段最大生存时间,它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。
time-wait 状态一般为 2 个MSL。其原因:
- 保证 TCP 协议的全双工连接能够可靠关闭。
- 保证这次连接的重复数据段从网络中消失。保证下次连接收到的数据报文段都是来自新连接的目标端。
- 返回ACK最长为也给MSL,如果没有到达对端,对端重发,到本端最大也要一个MSL,所以得2个MSL。
若服务器先异常断开,四次挥手后进入 time-wait 状态(一般为几分钟),在 time-wait 状态时,该端口还是被占用的。服务器重启后不能正常使用该端口,会输出「bind() error」消息。必须等待该端口被置为 close 状态才能被正常使用。
但是有些情景下是不能接受的,若服务器异常重启,那得等待几分钟才能正常使用。
解决:使用SO_REUSEADDR
来解决。
8.4.2 SO_REUSEADDR
使用
在套接字的可选项中更改 SO_REUSEADDR
的状态。
适当调整该参数,可将 Time-wait 状态下的套接字端口号重新分配给新的套接字。
SO_REUSEADDR
的默认值为 0。
这就意味着无法分配 Time-wait 状态下的套接字端口号。
因此需要将这个值改成 1 。
参考:
option = TRUE;
setsockopt(serv_sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *)&option, sizeof(option));
8.4.3 SO_REUSEADDR
作用
SO_REUSEADDR
作用:
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
8.5 Nagle 算法
主要用到 TCP_NODELAY
Nagle 算法:
- 应用于 TCP 层。
- TCP 套接字默认使用 Nagle 算法交换数据。
- 算法:只有接收到前一数据的 ACK 消息, Nagle 算法才发送下一数据。
禁用:
opt_val = 1;
setsockopt(sock, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *)&opt_val, sizeof(opt_val));
查看:
getsockopt(sock, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *)&opt_val, sizeof(opt_val));
参考
- 《TCP/IP网络编程》
- 李柱明博客-TCP/IP TCP详细笔记
- github 阿婆主