socket 地址復用 SO_REUSEADDR

背景

默認的情況下，如果一個網絡應用程序的一個套接字 綁定了一個端口(例如888)，這時候，別的套接字就無法使用這個端口( 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); //創建UDP套接字one
	if(sockfd_one < 0)
	{
	perror("sockfd_one");
	exit(-1);
	}
 
	// 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(-1);
	}
 
	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(-1);
	}
 
	// 新套接字sockfd_two，繼續綁定8000端口，綁定失敗
	// 因為8000端口已被占用，默認情況下，端口沒有釋放，無法綁定
	err_log = bind(sockfd_two, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
	if(err_log != 0)
	{
		perror("bind sockfd_two");
		close(sockfd_two);		
		exit(-1);
	}
 
	close(sockfd_one);
	close(sockfd_two);
 
	return 0;
}

那如何讓sockfd_one, sockfd_two 兩個套接字都能成功綁定8000端口呢？這時候就需要要到端口復用了。端口復用允許在一個應用程序可以把 n 個套接字綁在一個端口上而不出錯。

同時，這 n 個套接字發送信息都正常，沒有問題。但是，這些套接字並不是所有都能讀取信息，只有最后一個套接字會正常接收數據。

端口復用最常用的用途應該是防止服務器重啟時之前綁定的端口還未釋放或者程序突然退出而系統沒有釋放端口。這種情況下如果設定了端口復用，則新啟動的服務器進程可以直接綁定端口。如果沒有設定端口復用，綁定會失敗，提示ADDR已經在使用中。

SO_REUSEADDR

一般來說，一個端口釋放后會等待兩分鍾之后才能再被使用，SO_REUSEADDR是讓端口釋放后立即就可以被再次使用

SO_REUSEADDR用於對TCP套接字處於TIME_WAIT狀態下的socket，才可以重復綁定使用

TCP，先調用close()的一方會進入TIME_WAIT狀態

SO_REUSEADDR 提供如下四個功能：

• 允許啟動一個監聽服務器並捆綁其眾所周知端口，即使以前建立的將此端口用做他們的本地端口的連接仍存在。這通常是重啟監聽服務器時出現，若不設置此選項，則bind時將出錯
• 允許在同一端口上啟動同一服務器的多個實例，只要每個實例捆綁一個不同的本地IP地址即可。對於TCP，我們根本不可能啟動捆綁相同IP地址和相同端口號的多個服務器。
• 允許單個進程捆綁同一端口到多個套接口上，只要每個捆綁指定不同的本地IP地址即可。這一般不用於TCP服務器。
• SO_REUSEADDR允許完全重復的捆綁：
  當一個IP地址和端口綁定到某個套接口上時，還允許此IP地址和端口捆綁到另一個套接口上。一般來說，這個特性僅在支持多播的系統上才有，而且只對UDP套接口而言（TCP不支持多播）。

SO_REUSEPORT選項

有如下語義：

此選項允許完全重復捆綁，但僅在想捆綁相同IP地址和端口的套接口都指定了此套接口選項才行。

如果被捆綁的IP地址是一個多播地址，則SO_REUSEADDR和SO_REUSEPORT等效。

使用這兩個套接口選項的建議：

• 在所有TCP服務器中，在調用bind之前設置SO_REUSEADDR套接口選項；
• 當編寫一個同一時刻在同一主機上可運行多次的多播應用程序時，設置SO_REUSEADDR選項，並將本組的多播地址作為本地IP地址捆綁

有關知識

設置端口復用函數要在綁定之前調用，而且只要綁定到同一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));