socket 地址复用 SO_REUSEADDR

背景

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(例如888)，这时候，别的套接字就无法使用这个端口( 888 )

ref ： https://blog.csdn.net/tennysonsky/article/details/44062173

#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one
	if(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8000
	my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 
	// 绑定，端口为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(-1);
	}
 
	int sockfd_two;
	sockfd_two = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);  //创建UDP套接字two
	if(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;
}

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。

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。

端口复用最常用的用途应该是防止服务器重启时之前绑定的端口还未释放或者程序突然退出而系统没有释放端口。这种情况下如果设定了端口复用，则新启动的服务器进程可以直接绑定端口。如果没有设定端口复用，绑定会失败，提示ADDR已经在使用中。

SO_REUSEADDR

一般来说，一个端口释放后会等待两分钟之后才能再被使用，SO_REUSEADDR是让端口释放后立即就可以被再次使用

SO_REUSEADDR用于对TCP套接字处于TIME_WAIT状态下的socket，才可以重复绑定使用

TCP，先调用close()的一方会进入TIME_WAIT状态

SO_REUSEADDR 提供如下四个功能：

• 允许启动一个监听服务器并捆绑其众所周知端口，即使以前建立的将此端口用做他们的本地端口的连接仍存在。这通常是重启监听服务器时出现，若不设置此选项，则bind时将出错
• 允许在同一端口上启动同一服务器的多个实例，只要每个实例捆绑一个不同的本地IP地址即可。对于TCP，我们根本不可能启动捆绑相同IP地址和相同端口号的多个服务器。
• 允许单个进程捆绑同一端口到多个套接口上，只要每个捆绑指定不同的本地IP地址即可。这一般不用于TCP服务器。
• SO_REUSEADDR允许完全重复的捆绑：
  当一个IP地址和端口绑定到某个套接口上时，还允许此IP地址和端口捆绑到另一个套接口上。一般来说，这个特性仅在支持多播的系统上才有，而且只对UDP套接口而言（TCP不支持多播）。

SO_REUSEPORT选项

有如下语义：

此选项允许完全重复捆绑，但仅在想捆绑相同IP地址和端口的套接口都指定了此套接口选项才行。

如果被捆绑的IP地址是一个多播地址，则SO_REUSEADDR和SO_REUSEPORT等效。

使用这两个套接口选项的建议：

• 在所有TCP服务器中，在调用bind之前设置SO_REUSEADDR套接口选项；
• 当编写一个同一时刻在同一主机上可运行多次的多播应用程序时，设置SO_REUSEADDR选项，并将本组的多播地址作为本地IP地址捆绑

有关知识

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));