Linux 高性能服务器编程——socket选项
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Linux 高性能服务器编程——socket选项
小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.
socket選項函數(shù)功能:用來讀取和設置socket文件描述符屬性的方法函數(shù):#include <sys/scoket.h>
int getsockopt ( int sockfd, int level, int option_name, void* option_value, socklen_t* restrict option_len );
int setsockopt ( int sockfd, int level, int option_name, const void* option_value, socklen_t option_len);
socket選項表如下,需要的時候請按下表進行搜索:
getsockopt和setsockopt 這兩個函數(shù)成功時返回0,失敗時返回-1并設置errno。對于服務器而言,有部分socket選項只能在調(diào)用listen系統(tǒng)調(diào)用前針對監(jiān)聽socket設置才有效。這是因為連接socket只能由accept調(diào)用返回,而accept從listen監(jiān)聽隊列接受的連接至少已經(jīng)完成了TCP三次握手的前兩個步驟(因為listen監(jiān)聽隊列中的連接至少已進入SYN_RCVD狀態(tài)),這說明服務器已經(jīng)往被接收連接上發(fā)送出了TCP同步報文段。但有的socket選項卻應該在TCP同步報文段中設置,比如TCP最大報文段選項。對這種情況,linux給開發(fā)人員提供的解決方案是:對監(jiān)聽socket設置這些socket選項,那么accept返回的連接socket將自動繼承這些選項。這些選項包括:SO_DEBUG、SO_DONTROUTE、SO_KEEPALIVE、SO_LINGER、SO_OOBINLINE、SO_RCVBUF、SO_RCVLOWAT、SO_SNDBUF、SO_SNDLOWAT、TCP_MAXSEG和TCP_NODELAY。對于客戶端而言,這些socket選項則應該在調(diào)用connect函數(shù)之前設置,因為connect調(diào)用成功返回之后,TCP三次握手已完成。
SO_REUSEADDR選項
前面討論過TCP連接的TIME_WAIT狀態(tài),并提到服務器程序可以通過設置socket選項SO_REUSEADDR來強制使用被處于TIME_WAIT狀態(tài)的連接占用的socket地址。#include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <assert.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <errno.h> #include <string.h>int main( int argc, char* argv[] ) {if( argc <= 2 ){printf( "usage: %s ip_address port_number\n", basename( argv[0] ) );return 1;}const char* ip = argv[1];int port = atoi( argv[2] );int sock = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );assert( sock >= 0 );int reuse = 1;setsockopt( sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof( reuse ) );struct sockaddr_in address;bzero( &address, sizeof( address ) );address.sin_family = AF_INET;inet_pton( AF_INET, ip, &address.sin_addr );address.sin_port = htons( port );int ret = bind( sock, ( struct sockaddr* )&address, sizeof( address ) );assert( ret != -1 );ret = listen( sock, 5 );assert( ret != -1 );struct sockaddr_in client;socklen_t client_addrlength = sizeof( client );int connfd = accept( sock, ( struct sockaddr* )&client, &client_addrlength );if ( connfd < 0 ){printf( "errno is: %d\n", errno );}else{char remote[INET_ADDRSTRLEN ];printf( "connected with ip: %s and port: %d\n", inet_ntop( AF_INET, &client.sin_addr, remote, INET_ADDRSTRLEN ), ntohs( client.sin_port ) );close( connfd );}close( sock );return 0; }經(jīng)過setsocketopt的設置之后,即使sock處于TIME_WAIT狀態(tài),與之綁定的socket地址也可以立即被重用。此外,我們也可以通過修改內(nèi)核參數(shù)/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle 來快速回收被關(guān)閉的socket,從而使得TCP連接根本就不進入TIME_WAIT狀態(tài),進而允許應用程序立即重用本地的socket地址。
SO_RCVBUF和SO_SNDBUF選項
SO_RCVBUF和SO_SNDBUF選項分別表示TCP接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)的大小。不過,當我們用setsockopt來設置TCP的接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)的大小時,系統(tǒng)都會將其值加倍,并且不得小于其個最小值。TCP接收緩沖區(qū)的最小值是256字節(jié),而發(fā)送緩沖區(qū)的最小值是2048字節(jié)(不過,不同的系統(tǒng)可能有不同的默認最小值)。此外,我們可以直接修改內(nèi)核參數(shù)/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem和/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem來強制TCP接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)的大小沒有最小值限制。
修改TCP發(fā)送緩沖區(qū)的客戶端程序:#include <sys/socket.h> #include <arpa/inet.h> #include <assert.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #include <stdlib.h>#define BUFFER_SIZE 512int main( int argc, char* argv[] ) {if( argc <= 3 ){printf( "usage: %s ip_address port_number send_bufer_size\n", basename( argv[0] ) );return 1;}const char* ip = argv[1];int port = atoi( argv[2] );struct sockaddr_in server_address;bzero( &server_address, sizeof( server_address ) );server_address.sin_family = AF_INET;inet_pton( AF_INET, ip, &server_address.sin_addr );server_address.sin_port = htons( port );int sock = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );assert( sock >= 0 );int sendbuf = atoi( argv[3] );int len = sizeof( sendbuf );setsockopt( sock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sendbuf, sizeof( sendbuf ) );getsockopt( sock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sendbuf, ( socklen_t* )&len );printf( "the tcp send buffer size after setting is %d\n", sendbuf );if ( connect( sock, ( struct sockaddr* )&server_address, sizeof( server_address ) ) != -1 ){char buffer[ BUFFER_SIZE ];memset( buffer, 'a', BUFFER_SIZE );send( sock, buffer, BUFFER_SIZE, 0 );}close( sock );return 0; }
修改TCP接收緩沖區(qū)的服務器程序:#include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <assert.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <errno.h> #include <string.h>#define BUFFER_SIZE 1024int main( int argc, char* argv[] ) {if( argc <= 3 ){printf( "usage: %s ip_address port_number receive_buffer_size\n", basename( argv[0] ) );return 1;}const char* ip = argv[1];int port = atoi( argv[2] );struct sockaddr_in address;bzero( &address, sizeof( address ) );address.sin_family = AF_INET;inet_pton( AF_INET, ip, &address.sin_addr );address.sin_port = htons( port );int sock = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );assert( sock >= 0 );int recvbuf = atoi( argv[3] );int len = sizeof( recvbuf );setsockopt( sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &recvbuf, sizeof( recvbuf ) );getsockopt( sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &recvbuf, ( socklen_t* )&len );printf( "the receive buffer size after settting is %d\n", recvbuf );int ret = bind( sock, ( struct sockaddr* )&address, sizeof( address ) );assert( ret != -1 );ret = listen( sock, 5 );assert( ret != -1 );struct sockaddr_in client;socklen_t client_addrlength = sizeof( client );int connfd = accept( sock, ( struct sockaddr* )&client, &client_addrlength );if ( connfd < 0 ){printf( "errno is: %d\n", errno );}else{char buffer[ BUFFER_SIZE ];memset( buffer, '\0', BUFFER_SIZE );while( recv( connfd, buffer, BUFFER_SIZE-1, 0 ) > 0 ){}close( connfd );}close( sock );return 0; }運行結(jié)果:[root@vm MOTO]# ./set_recv_buffer 10.8.56.201 12345 50 the tcp send buffer size after setting is 256[root@vm MOTO]# ./set_send_buffer 10.8.56.201 12345 2000 the receive buffer size after settting is 4000驗證結(jié)果:
如上說明:當我們用setsockopt來設置TCP的接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)的大小時,系統(tǒng)都會將其值加倍,并且不得小于其個最小值。
SO_RCVLOWAT和SO_SNDLOWAT選項
? ? ? ?SO_RCVLOWAT和SO_SNDLOWAT選項分別表示TCP接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)的低水位標記。它們一般被I/O復用系統(tǒng)調(diào)用,用來判斷socket是否可讀或可寫。當TCP接收緩沖區(qū)中可讀數(shù)據(jù)的總數(shù)大于其低水位標記時,I/O復用系統(tǒng)調(diào)用將通知應用程序可以從對應的socket上讀取數(shù)據(jù);當TCP發(fā)送緩沖區(qū)中的空閑空間(可以寫入數(shù)據(jù)的空間)大于其低水位標記時,I/O復用系統(tǒng)調(diào)用將通知應用程序可以往對應的socket上寫入數(shù)據(jù)。默認情況下,TCP接收緩沖區(qū)的低水位標記和TCP發(fā)送緩沖區(qū)的低水位標記均為1字節(jié)。
SO_LINGER選項
? ? ? ?SO_LINGER選項用于控制close系統(tǒng)調(diào)用在關(guān)閉TCP連接時的行為。默認情況下,當我們使用close系統(tǒng)調(diào)用來關(guān)閉一個socket時,close將立即返回,TCP模塊負責把該socket對應的TCP發(fā)送緩沖區(qū)中殘留的數(shù)據(jù)發(fā)送給對方。設置SO_LINGER選項的值時,我們需要給setsockopt(getsockopt)系統(tǒng)調(diào)用傳遞一個linger類型的結(jié)構(gòu)體,其定義如下:#include <sys/socket.h> struct linger {int l_onoff; //開啟(非0)還是關(guān)閉(0)該選項int l_linger; // 滯留時間 };
根據(jù)linger結(jié)構(gòu)體中兩個成員變量的不同值,close 系統(tǒng)調(diào)用可能產(chǎn)生如下3種行為之一:
socket選項表如下,需要的時候請按下表進行搜索:
getsockopt和setsockopt 這兩個函數(shù)成功時返回0,失敗時返回-1并設置errno。對于服務器而言,有部分socket選項只能在調(diào)用listen系統(tǒng)調(diào)用前針對監(jiān)聽socket設置才有效。這是因為連接socket只能由accept調(diào)用返回,而accept從listen監(jiān)聽隊列接受的連接至少已經(jīng)完成了TCP三次握手的前兩個步驟(因為listen監(jiān)聽隊列中的連接至少已進入SYN_RCVD狀態(tài)),這說明服務器已經(jīng)往被接收連接上發(fā)送出了TCP同步報文段。但有的socket選項卻應該在TCP同步報文段中設置,比如TCP最大報文段選項。對這種情況,linux給開發(fā)人員提供的解決方案是:對監(jiān)聽socket設置這些socket選項,那么accept返回的連接socket將自動繼承這些選項。這些選項包括:SO_DEBUG、SO_DONTROUTE、SO_KEEPALIVE、SO_LINGER、SO_OOBINLINE、SO_RCVBUF、SO_RCVLOWAT、SO_SNDBUF、SO_SNDLOWAT、TCP_MAXSEG和TCP_NODELAY。對于客戶端而言,這些socket選項則應該在調(diào)用connect函數(shù)之前設置,因為connect調(diào)用成功返回之后,TCP三次握手已完成。
SO_REUSEADDR選項
前面討論過TCP連接的TIME_WAIT狀態(tài),并提到服務器程序可以通過設置socket選項SO_REUSEADDR來強制使用被處于TIME_WAIT狀態(tài)的連接占用的socket地址。#include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <assert.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <errno.h> #include <string.h>int main( int argc, char* argv[] ) {if( argc <= 2 ){printf( "usage: %s ip_address port_number\n", basename( argv[0] ) );return 1;}const char* ip = argv[1];int port = atoi( argv[2] );int sock = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );assert( sock >= 0 );int reuse = 1;setsockopt( sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof( reuse ) );struct sockaddr_in address;bzero( &address, sizeof( address ) );address.sin_family = AF_INET;inet_pton( AF_INET, ip, &address.sin_addr );address.sin_port = htons( port );int ret = bind( sock, ( struct sockaddr* )&address, sizeof( address ) );assert( ret != -1 );ret = listen( sock, 5 );assert( ret != -1 );struct sockaddr_in client;socklen_t client_addrlength = sizeof( client );int connfd = accept( sock, ( struct sockaddr* )&client, &client_addrlength );if ( connfd < 0 ){printf( "errno is: %d\n", errno );}else{char remote[INET_ADDRSTRLEN ];printf( "connected with ip: %s and port: %d\n", inet_ntop( AF_INET, &client.sin_addr, remote, INET_ADDRSTRLEN ), ntohs( client.sin_port ) );close( connfd );}close( sock );return 0; }經(jīng)過setsocketopt的設置之后,即使sock處于TIME_WAIT狀態(tài),與之綁定的socket地址也可以立即被重用。此外,我們也可以通過修改內(nèi)核參數(shù)/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle 來快速回收被關(guān)閉的socket,從而使得TCP連接根本就不進入TIME_WAIT狀態(tài),進而允許應用程序立即重用本地的socket地址。
SO_RCVBUF和SO_SNDBUF選項
SO_RCVBUF和SO_SNDBUF選項分別表示TCP接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)的大小。不過,當我們用setsockopt來設置TCP的接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)的大小時,系統(tǒng)都會將其值加倍,并且不得小于其個最小值。TCP接收緩沖區(qū)的最小值是256字節(jié),而發(fā)送緩沖區(qū)的最小值是2048字節(jié)(不過,不同的系統(tǒng)可能有不同的默認最小值)。此外,我們可以直接修改內(nèi)核參數(shù)/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem和/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem來強制TCP接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)的大小沒有最小值限制。
修改TCP發(fā)送緩沖區(qū)的客戶端程序:#include <sys/socket.h> #include <arpa/inet.h> #include <assert.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #include <stdlib.h>#define BUFFER_SIZE 512int main( int argc, char* argv[] ) {if( argc <= 3 ){printf( "usage: %s ip_address port_number send_bufer_size\n", basename( argv[0] ) );return 1;}const char* ip = argv[1];int port = atoi( argv[2] );struct sockaddr_in server_address;bzero( &server_address, sizeof( server_address ) );server_address.sin_family = AF_INET;inet_pton( AF_INET, ip, &server_address.sin_addr );server_address.sin_port = htons( port );int sock = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );assert( sock >= 0 );int sendbuf = atoi( argv[3] );int len = sizeof( sendbuf );setsockopt( sock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sendbuf, sizeof( sendbuf ) );getsockopt( sock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sendbuf, ( socklen_t* )&len );printf( "the tcp send buffer size after setting is %d\n", sendbuf );if ( connect( sock, ( struct sockaddr* )&server_address, sizeof( server_address ) ) != -1 ){char buffer[ BUFFER_SIZE ];memset( buffer, 'a', BUFFER_SIZE );send( sock, buffer, BUFFER_SIZE, 0 );}close( sock );return 0; }
修改TCP接收緩沖區(qū)的服務器程序:#include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <assert.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <errno.h> #include <string.h>#define BUFFER_SIZE 1024int main( int argc, char* argv[] ) {if( argc <= 3 ){printf( "usage: %s ip_address port_number receive_buffer_size\n", basename( argv[0] ) );return 1;}const char* ip = argv[1];int port = atoi( argv[2] );struct sockaddr_in address;bzero( &address, sizeof( address ) );address.sin_family = AF_INET;inet_pton( AF_INET, ip, &address.sin_addr );address.sin_port = htons( port );int sock = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );assert( sock >= 0 );int recvbuf = atoi( argv[3] );int len = sizeof( recvbuf );setsockopt( sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &recvbuf, sizeof( recvbuf ) );getsockopt( sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &recvbuf, ( socklen_t* )&len );printf( "the receive buffer size after settting is %d\n", recvbuf );int ret = bind( sock, ( struct sockaddr* )&address, sizeof( address ) );assert( ret != -1 );ret = listen( sock, 5 );assert( ret != -1 );struct sockaddr_in client;socklen_t client_addrlength = sizeof( client );int connfd = accept( sock, ( struct sockaddr* )&client, &client_addrlength );if ( connfd < 0 ){printf( "errno is: %d\n", errno );}else{char buffer[ BUFFER_SIZE ];memset( buffer, '\0', BUFFER_SIZE );while( recv( connfd, buffer, BUFFER_SIZE-1, 0 ) > 0 ){}close( connfd );}close( sock );return 0; }運行結(jié)果:[root@vm MOTO]# ./set_recv_buffer 10.8.56.201 12345 50 the tcp send buffer size after setting is 256[root@vm MOTO]# ./set_send_buffer 10.8.56.201 12345 2000 the receive buffer size after settting is 4000驗證結(jié)果:
| 接收緩沖區(qū)set | 發(fā)送緩沖區(qū)set | 接收緩沖區(qū)(實際) | 發(fā)送緩沖區(qū)(實際) |
| 50 | 100 | 256 | 2048 |
| 129 | 1025 | 258 | 2050 |
| 200 | 2000 | 400 | 4000 |
如上說明:當我們用setsockopt來設置TCP的接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)的大小時,系統(tǒng)都會將其值加倍,并且不得小于其個最小值。
SO_RCVLOWAT和SO_SNDLOWAT選項
? ? ? ?SO_RCVLOWAT和SO_SNDLOWAT選項分別表示TCP接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)的低水位標記。它們一般被I/O復用系統(tǒng)調(diào)用,用來判斷socket是否可讀或可寫。當TCP接收緩沖區(qū)中可讀數(shù)據(jù)的總數(shù)大于其低水位標記時,I/O復用系統(tǒng)調(diào)用將通知應用程序可以從對應的socket上讀取數(shù)據(jù);當TCP發(fā)送緩沖區(qū)中的空閑空間(可以寫入數(shù)據(jù)的空間)大于其低水位標記時,I/O復用系統(tǒng)調(diào)用將通知應用程序可以往對應的socket上寫入數(shù)據(jù)。默認情況下,TCP接收緩沖區(qū)的低水位標記和TCP發(fā)送緩沖區(qū)的低水位標記均為1字節(jié)。
SO_LINGER選項
? ? ? ?SO_LINGER選項用于控制close系統(tǒng)調(diào)用在關(guān)閉TCP連接時的行為。默認情況下,當我們使用close系統(tǒng)調(diào)用來關(guān)閉一個socket時,close將立即返回,TCP模塊負責把該socket對應的TCP發(fā)送緩沖區(qū)中殘留的數(shù)據(jù)發(fā)送給對方。設置SO_LINGER選項的值時,我們需要給setsockopt(getsockopt)系統(tǒng)調(diào)用傳遞一個linger類型的結(jié)構(gòu)體,其定義如下:#include <sys/socket.h> struct linger {int l_onoff; //開啟(非0)還是關(guān)閉(0)該選項int l_linger; // 滯留時間 };
根據(jù)linger結(jié)構(gòu)體中兩個成員變量的不同值,close 系統(tǒng)調(diào)用可能產(chǎn)生如下3種行為之一:
- l_onoff 等于0。此時SO_LINGER選項不起作用,close用默認行為關(guān)閉socket。
- l_onoff 不為0,l_linger等于0. 此時close 系統(tǒng)調(diào)用立即返回,TCP模塊將丟棄被關(guān)閉的socket對應的TCP發(fā)送緩沖區(qū)中殘留的數(shù)據(jù),同時給對方一個復位報文段。因此,這種情況給服務器提供了異常終止一個連接的方法。
- l_onoff不為0,l_linger大于0 。此時close的行為取決于兩個條件:(1)被關(guān)閉的socket對應的TCP發(fā)送緩沖區(qū)中是否還有殘留的數(shù)據(jù);(2)該socket是阻塞的還是非阻塞的。 對于阻塞的socket,close將等待一段長為l_linger的時間,直到TCP模塊發(fā)送完所有殘留數(shù)據(jù)并得到對方的確認。如果這段之間內(nèi)TCP模塊沒有發(fā)送完殘留數(shù)據(jù)并得到對方的確認,那么close系統(tǒng)調(diào)用將返回-1并設置errno為EWOULDBLOCK。 如果socket是非阻塞的,close將立即返回,此時我們需要根據(jù)其返回值和errno來判斷殘留數(shù)據(jù)是否已經(jīng)發(fā)送完畢。
轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/wangfengju/p/6172420.html
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Linux 高性能服务器编程——socket选项的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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