网络协议栈中的 SO_REUSEADDR 选项

在lwip协议栈中，在tcp.c中有如下代码

#if SO_REUSE && SO_REUSE_RXTOALL
      if ((broadcast || ip_addr_ismulticast(&current_iphdr_dest)) &&
          ((pcb->so_options & SOF_REUSEADDR) != 0)) {
      …………………………
      }
#endif /* SO_REUSE && SO_REUSE_RXTOALL */

对于其上的两个条件编译选项，其定义在opt.h中

/**
 * SO_REUSE==1: Enable SO_REUSEADDR option.
 */
#ifndef SO_REUSE
#define SO_REUSE                        0
#endif

/**
 * SO_REUSE_RXTOALL==1: Pass a copy of incoming broadcast/multicast packets
 * to all local matches if SO_REUSEADDR is turned on.
 * WARNING: Adds a memcpy for every packet if passing to more than one pcb!
 */
#ifndef SO_REUSE_RXTOALL
#define SO_REUSE_RXTOALL                0
#endif

根据SO_REUSEADDR线索，搜索其作用在Richard Stevens的《Unix网络编程指南》卷一里有很详细的解答(中文版P166-168页)。现摘抄如下

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。 

注：当两个socket的address和port相冲突，而你又想重用地址和端口，则旧的socket和新的socket都要已经被设置了SO_REUSEADDR特性，只有两者之一有这个特性还是有问题的。

参考文章给出了各个条件下的测试程序。也一并摘录如下

#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define MAXLINE 100

int main(int argc, char** argv)
{
   int listenfd,connfd;
   struct sockaddr_in servaddr;
   char buff[MAXLINE+1];
   time_t ticks;
   unsigned short port;
   int flag=1,len=sizeof(int);

   port=10013;
   if( (listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) == -1)
   {
     perror("socket");
     exit(1);
   }
   bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));
   servaddr.sin_family=AF_INET;
   servaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
   servaddr.sin_port=htons(port);
   if( setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, len) == -
1)
   {
      perror("setsockopt");
      exit(1);
   }
   if( bind(listenfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)) ==
-1)
   {
      perror("bind");
      exit(1);
   }
   else
      printf("bind call OK!\n");
   if( listen(listenfd,5) == -1)
   {
      perror("listen");
      exit(1);
   }
   for(;;)
   {
      if( (connfd=accept(listenfd,(struct sockaddr*)NULL,NULL)) == -1)

      {
          perror("accept");
          exit(1);
      }
      if( fork() == 0)/**//*child process*/
      {
        close(listenfd);/**//*这句不能少，原因请大家想想就知道了。*/
        ticks=time(NULL);
        snprintf(buff,100,"%.24s\r\n",ctime(&ticks));
        write(connfd,buff,strlen(buff));
        close(connfd);
        sleep(1);
        execlp("f1-9d",NULL);
        perror("execlp");
        exit(1);
     }
     close(connfd);
     exit(0);/**//* end parent*/
}
} 

运行程序，然后telnet localhost 10013，看结果

2.无测试用例

3.

#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define MAXLINE 100

int main(int argc, char** argv)
{
   int fd1,fd2;
   struct sockaddr_in servaddr1,servaddr2;
   char buff[MAXLINE+1];
   time_t ticks;
   unsigned short port;
   int flag=1,len=sizeof(int);

   port=10013;
   if( (fd1=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) == -1)
   {
       perror("socket");
       exit(1);
   }
   if( (fd2=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) == -1)
   {
       perror("socket");
       exit(1);
   }
   bzero(&servaddr1,sizeof(servaddr1));
   bzero(&servaddr2,sizeof(servaddr2));
   servaddr1.sin_family=AF_INET;
   servaddr2.sin_family=AF_INET;

   if( inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr1.sin_addr) <= 0)
{
printf("inet_pton() call error:127.0.0.1\n");
exit(1);
}
if( inet_pton(AF_INET, "128.160.1.230", &servaddr2.sin_addr) <= 0)

{
printf("inet_pton() call error:128.160.1.230\n");
exit(1);
}
servaddr1.sin_port=htons(port);
servaddr2.sin_port=htons(port);
if( setsockopt(fd1, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, len) == -1)
{
perror("setsockopt");
exit(1);
}
if( setsockopt(fd2, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, len) == -1)
{
perror("setsockopt");
exit(1);
}
if( bind(fd1,(struct sockaddr*)&servaddr1,sizeof(servaddr1)) == -1)

{
perror("bind fd1");
exit(1);
}
if( bind(fd2,(struct sockaddr*)&servaddr2,sizeof(servaddr2)) == -1)

{
perror("bind fd2");
exit(1);
}
printf("bind fd1 and fd2 OK!\n");
/**//*put other process here*/
getchar();
exit(0);/**//* end */
}

4.由于第四种情况只用于UDP的多播，和TCP的使用没多大关系，所以就不写测试例子了。

参考文章

《socket编程：SO_REUSEADDR例解》