端口重用

目錄

• 前言
• SO_REUSEADDR
  • 簡介
  • Python中的用法
  • golang用法
• 其他學習
• 總結

前言

服務器重啟進程時總會提示端口已經被綁定的報錯，直到重試好幾次才能重啟成功。
這是因為端口尚未完全關閉的情況，這時如果不設置端口重用，則無法完成綁定，因為端口還處於被別的套接口綁定的狀態之中。

SO_REUSEADDR

簡介

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 允許完全重復地捆綁：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）。

Python中的用法

1. 測試源碼

import socket

serveripaddr = '127.0.0.1'
tcp_listen_addr = (serveripaddr, 12345)
set_reuse_addr = False # True:允許重用,不會報錯.False:默認不支持重用,會報錯

sock1 = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
if set_reuse_addr:
    sock1.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
sock1.bind(tcp_listen_addr)
sock1.listen(1)

sock2 = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
if set_reuse_addr:
    sock2.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
sock2.bind(tcp_listen_addr)
sock2.listen(1)

2. 不允許端口重用有如下報錯：

Traceback (most recent call last):
  File "C:\test.py", line 17, in <module>
    sock2.bind(tcp_listen_addr)
OSError: [WinError 10048] 通常每個套接字地址(協議/網絡地址/端口)只允許使用一次。

golang用法

已經看了go源碼，沒能琢磨出不修改源碼的方案，大家有辦法搞定，記得給我說說額。
我這邊是通過修改go源碼，編譯出來的可執行程序默認就支持端口重用。

1. 修改源碼：\go\src\net\sockopt_windows.go，按照如下方法加入一段代碼。

func setDefaultSockopts(s syscall.Handle, family, sotype int, ipv6only bool) error {
	if family == syscall.AF_INET6 && sotype != syscall.SOCK_RAW {
		// Allow both IP versions even if the OS default
		// is otherwise. Note that some operating systems
		// never admit this option.
		syscall.SetsockoptInt(s, syscall.IPPROTO_IPV6, syscall.IPV6_V6ONLY, boolint(ipv6only))
	}
	// 加入代碼,Start
	if family == syscall.AF_INET && sotype == syscall.SOCK_STREAM {
		syscall.SetsockoptInt(s, syscall.SOL_SOCKET, syscall.SO_REUSEADDR, 1)
	}
	// 加入代碼,End
	if (sotype == syscall.SOCK_DGRAM || sotype == syscall.SOCK_RAW) && family != syscall.AF_UNIX && family != syscall.AF_INET6 {
		// Allow broadcast.
		return os.NewSyscallError("setsockopt", syscall.SetsockoptInt(s, syscall.SOL_SOCKET, syscall.SO_BROADCAST, 1))
	}
	return nil
}

2. 修改源碼：\go\src\net\sockopt_linux.go，按照如下方法加入一段代碼。

func setDefaultSockopts(s, family, sotype int, ipv6only bool) error {
	if family == syscall.AF_INET6 && sotype != syscall.SOCK_RAW {
		// Allow both IP versions even if the OS default
		// is otherwise. Note that some operating systems
		// never admit this option.
		syscall.SetsockoptInt(s, syscall.IPPROTO_IPV6, syscall.IPV6_V6ONLY, boolint(ipv6only))
	}
	// 加入代碼,Start
	if family == syscall.AF_INET && sotype == syscall.SOCK_STREAM {
		syscall.SetsockoptInt(s, syscall.SOL_SOCKET, syscall.SO_REUSEADDR, 1)
	}
	// 加入代碼,End
	if (sotype == syscall.SOCK_DGRAM || sotype == syscall.SOCK_RAW) && family != syscall.AF_UNIX {
		// Allow broadcast.
		return os.NewSyscallError("setsockopt", syscall.SetsockoptInt(s, syscall.SOL_SOCKET, syscall.SO_BROADCAST, 1))
	}
	return nil
}

3. 修改完源碼，編譯時需要帶上-a強制重新編譯所以包，不然還是會使用緩存的.a文件進行編譯，例如：go build -a test.go。

其他學習

關於socket有如下5個重要元素，只要其中一個不同，那系統就能區別不同的socket連接。只要5個完全相同，則后面建立綁定的代碼會報報錯。
因此實際項目中，可以由不同進程對同一個端口不同IP進行綁定。例如可以同時綁定“127.0.0.0:12345”和“192.168.1.10:12345”，操作系統知道只是兩個不同的綁定。

SOCKET	本方IP	本方Port	目的IP	目的Port	協議
sokcet1	127.0.0.1	8000	192.168.1.1	9000	Tcp
socket2	127.0.0.1	8000	192.168.1.1	10000	Tcp

總結

運用端口重用對於我來說最大的方便就是重啟進程快了很多，不用一遍遍嘗試綁定端口，都不知道啥時候可以成功。
還有就是通過學習，認識到建立監聽的5個元素，只要其中一個不同，就能實例化多個socket連接。