SO_REUSEADDR和SO_REUSEPORT
前言
基本概念：
SO_REUSEADDR套接字選項能起到以下4個不同的功用：
（1）SO_REUSEADDR允許啟動一個監聽服務器并捆綁眾所周知端口，即使以前建立的該端口用作它們的本地端口的連接仍存在。
這個條件通常是這樣碰到的：
a）啟動一個監聽服務器；
b）連接請求到的，派生一個子進程來處理這個客戶；
c）監聽服務器終止，但子進程繼續為現有的連接上的客戶提供服務；
d）重啟監聽服務器。
默認情況下，當監聽服務器在步驟d調用socket、bind和listen重新啟動時，由于它試圖捆綁一個現有連接上的端口，從而bind調用會失敗。但是如果該服務器在socket和bind兩個調用之間設置了SO_REUSEADDR套接字選項，那么bind將成功。所有TCP服務器都應該指定本套接字選項，以允許服務器在這種情形下被重新啟動。
（2）SO_REUSEADDR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。
（3）SO_REUSEADDR允許單個進程捆綁同一個端口到多個套接字上，只要每次捆綁指定不同的本地IP地址即可。
（4）SO_REUSEADDR允許完全重復的捆綁：當一個IP地址和端口已綁定到某個套接字上時。如果傳輸協議支持，同樣的IP地址和端口還可以捆綁到另一個套接字上。一般來說，本特性僅支持UDP套接字。
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SO_REUSEPORT套接字選項能起到以下2個不同的功用：
（1）本選項允許完全重復的捆綁，不過只有在想要捆綁同一IP地址和端口的每個套接字都指定了本套接字選項才行。
（2）如果被捆綁的IP地址是一個多播地址，那么SO_REUSEADDR和SO_REUSEPORT被認為是等效的。
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這里我們的重點討論內容是：
SO_REUSEADDR的第（1）個功用（藍色字體）
SO_REUSEPORT的第（1）個功用（藍色字體）
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應用場景：nginx平滑升級就應用到了相關知識。
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例子1：
我們需要知道，
a) 如果不對TCP的套接字選項進行任何限制時，如果啟動兩個進程，第二個進程就會在調用bind函數的時候出錯（Address already in use）。
b) 如果在調用bind之前我們設置了SO_REUSEADDR，但是不在第二個進程啟動前close這個套接字，那么第二個進程仍然會在調用bind函數的時候出錯（Address already in use）。
c)如果在調用bind之前我們設置了SO_REUSEADDR，并接收了一個客戶端連接，并且在第二個進程啟動前關閉了bind的套接字，這個時候第一個進程只擁有一個套接字（與客戶端的連接），那么第二個進程則可以bind成功，符合預期。
代碼：
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#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
void Perror(const char *s)
{
perror(s);
exit(EXIT_FAILURE);
}
int main()
{
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //TCP
int backlog = 100;
short port = 9527; //端口
struct sockaddr_in servaddr;
servaddr.sin_family = AF_INET; //IPv4
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //表示由內核去選擇IP地址
servaddr.sin_port = htons(port);
int flag = 1;
if (-1 == setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, sizeof(flag))) {
Perror("setsockopt fail");
}
int res = bind(sockfd, (sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
if (0 == res)
printf("server bind success, 0.0.0.0:%d\n", port);
else {
Perror("bind fail");
}
if (-1 == listen(sockfd, backlog)) {
Perror("listen fail");
}
//等待連接
struct sockaddr_in cliaddr;
socklen_t len = sizeof(cliaddr);
int connfd = accept(sockfd, (sockaddr *)&cliaddr, &len);
if (-1 == connfd) {
Perror("accept fail");
}
//解析客戶端地址
char buff[INET_ADDRSTRLEN + 1] = {0};
inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, buff, INET_ADDRSTRLEN);
uint16_t cli_port = ntohs(cliaddr.sin_port);
printf("connection from %s, port %d\n", buff, cli_port);
//關閉bind的sockfd
close(sockfd);
//
sleep(1200);
return 0;
}
?
?
編譯：
g++ server.cpp -o s1
g++ server.cpp -o s2
運行結果：
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例子2，
SO_REUSEPORT可能在比較舊的內核版本上不支持，我的測試環境的內核版本是3.10，相對SO_REUSEADDR來說，SO_REUSEPORT沒有那么多的限制條件，允許兩個毫無血緣關系的進程使用相同的IP地址同時監聽同一個端口，并且不會出現驚群效應。
代碼：
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#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
void Perror(const char *s)
{
perror(s);
exit(EXIT_FAILURE);
}
int main()
{
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //TCP
int backlog = 100;
short port = 9527; //端口
struct sockaddr_in servaddr;
servaddr.sin_family = AF_INET; //IPv4
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //表示由內核去選擇IP地址
servaddr.sin_port = htons(port);
int flag = 1;
if (-1 == setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &flag, sizeof(flag))) {
Perror("setsockopt fail");
}
int res = bind(sockfd, (sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
if (0 == res)
printf("server bind success, 0.0.0.0:%d\n", port);
else {
Perror("bind fail");
}
if (-1 == listen(sockfd, backlog)) {
Perror("listen fail");
}
//等待連接
while (1) {
struct sockaddr_in cliaddr;
socklen_t len = sizeof(cliaddr);
int connfd = accept(sockfd, (sockaddr *)&cliaddr, &len);
if (-1 == connfd) {
Perror("accept fail");
}
//解析客戶端地址
char buff[INET_ADDRSTRLEN + 1] = {0};
inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, buff, INET_ADDRSTRLEN);
uint16_t cli_port = ntohs(cliaddr.sin_port);
printf("connection from %s, port %d\n", buff, cli_port);
}
return 0;
}
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編譯：
g++ server.cpp -o s1
?
g++ server.cpp -o s2
運行結果：
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另有:監聽套接字與連接套接字
總結
以上是生活随笔為你收集整理的SO_REUSEADDR和SO_REUSEPORT的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
