端口复用

socket编程：SO_REUSEADDR例解

                                            kevintz 2000-6-19

    网友vmstat多次提出了这个问题：SO_REUSEADDR有什么用处和怎么使用。而
且很多网友在编写网络程序时也会遇到这个问题。所以特意写了这么一篇文章，
希望能够解答一些人的疑难。
    其实这个问题在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)。这里我只是写几个基本的例子来验证这个问题。
    首先声明一个问题：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。
    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soc
ket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。

例子1:测试上面第一种情况。

#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*/ 
  } 
} 

测试：编译为f1-9d程序，放到一个自己PATH环境变量里的某个路径里，例如$HO
ME/bin，运行f1-9d，然后telnet localhost 10013看结果。

2、第二种情况我没有环境测，所以就不给测试程序了，大家有条件的可以自己写
一个来测试一下。
    
3、测试第三种情况的程序

#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。自己有兴趣的可以写。

以上的程序都是在Linux下编译通过的。也可以在其他unix平台运行。

参考资料：
1、《Unix网络编程》卷一 R. Stevens
2、《Socket programming FAQ》