一、1個(gè)端口號(hào)可以同時(shí)被兩個(gè)進(jìn)程綁定嗎?
根據(jù)端口號(hào)的綁定我們分以下幾種情況來(lái)討論:
- 2個(gè)進(jìn)程分別建立TCP server,使用同一個(gè)端口號(hào)8888
- 2個(gè)進(jìn)程分別建立UDP server,使用同一個(gè)端口號(hào)8888
- 2個(gè)進(jìn)程1個(gè)建立TCP server、1個(gè)建立UDP server,都使用端口號(hào)8888
1. 測(cè)試代碼
我們首先編寫兩個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試程序。
tcp.c
該程序僅僅創(chuàng)建tcp套接字并綁定端口號(hào)8888,沒(méi)有accept建立連接操作,并且sleep(1000),讓進(jìn)程不要太快退出。
/*******服務(wù)器程序TCPServer.c************/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineWAITBUF10
#defineRECVBUFSIZE1024
intmain(intargc,char*argv[])
{
intsockfd,new_fd,nbytes;
structsockaddr_inserver_addr;
structsockaddr_inclient_addr;
intportnumber=8888;
socklen_tsin_size;
charhello[512];
charbuffer[RECVBUFSIZE];
/*端口號(hào)不對(duì),退出*/
/*服務(wù)器端開始建立socket描述符*/
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
{
fprintf(stderr,"Socketerror:%s
a",strerror(errno));
exit(1);
}
/*服務(wù)器端填充sockaddr結(jié)構(gòu)*/
bzero(&server_addr,sizeof(structsockaddr_in));
server_addr.sin_family=AF_INET;
/*自動(dòng)填充主機(jī)IP*/
server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port=htons(portnumber);
/*捆綁sockfd描述符進(jìn)程+端口號(hào)+ip+socket*/
if(bind(sockfd,(structsockaddr*)(&server_addr),sizeof(structsockaddr))==-1)
{
fprintf(stderr,"Binderror:%s
a",strerror(errno));
exit(1);
}
/*監(jiān)聽sockfd描述符*/
if(listen(sockfd,WAITBUF)==-1)
{
fprintf(stderr,"Listenerror:%s
a",strerror(errno));
exit(1);
}
sleep(1000);//讓程序不要這么快的退出
close(sockfd);
exit(0);
}
udp.c
該程序僅僅創(chuàng)建udp套接字并綁定端口號(hào)8888,沒(méi)有accept建立連接操作,并且sleep(1000),讓進(jìn)程不要太快退出.
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineSERVER_PORT8888
#defineMAX_MSG_SIZE1024
intmain(void)
{
intsockfd;
structsockaddr_inaddr;
/*服務(wù)器端開始建立socket描述符*/
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(sockfd<0)
{
fprintf(stderr,"SocketError:%s
",strerror(errno));
exit(1);
}
/*服務(wù)器端填充sockaddr結(jié)構(gòu)*/
bzero(&addr,sizeof(structsockaddr_in));
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
addr.sin_port=htons(SERVER_PORT);
/*捆綁sockfd描述符*/
if(bind(sockfd,(structsockaddr*)&addr,sizeof(structsockaddr_in))<0)
{
fprintf(stderr,"BindError:%s
",strerror(errno));
exit(1);
}
sleep(1000);
close(sockfd);
}
編譯
gcctcp.c-otcp
gccudp.c-oudp
2. 執(zhí)行結(jié)果
1).2個(gè)進(jìn)程分別建立TCP server
情況1執(zhí)行結(jié)果從結(jié)果可知,第二個(gè)進(jìn)程綁定端口號(hào)8888綁定失敗。
2).2個(gè)進(jìn)程分別建立UDP server
情況2執(zhí)行結(jié)果從結(jié)果可知,第二個(gè)進(jìn)程綁定端口號(hào)8888綁定失敗。
3).1個(gè)建立TCP server、1個(gè)建立UDP server
情況3執(zhí)行結(jié)果用netstat命令查看信息。
netstat從結(jié)果可知,該種情形,兩個(gè)進(jìn)程分別綁定成功。
3. 結(jié)果分析
由上述結(jié)果可知:TCP、UDP可以同時(shí)綁定一個(gè)端口8888,但是一個(gè)端口在同一時(shí)刻不可以被TCP或者UDP綁定2次。原因如下:
- tcp的端口不是物理概念,僅僅是協(xié)議棧中的兩個(gè)字節(jié);
- TCP和UDP的端口完全沒(méi)有任何關(guān)系,完全有可能又有一種XXP基于IP,也有端口的概念,這是完全可能的;
- TCP和UDP傳輸協(xié)議監(jiān)聽同一個(gè)端口后,接收數(shù)據(jù)互不影響,不沖突。因?yàn)閿?shù)據(jù)接收時(shí)時(shí)根據(jù)五元組**{傳輸協(xié)議,源IP,目的IP,源端口,目的端口}**判斷接受者的。
二、端口號(hào)的一些其他知識(shí)點(diǎn)
1. 端口號(hào)的作用
端口號(hào)可以用來(lái)標(biāo)識(shí)同一個(gè)主機(jī)上通信的不同應(yīng)用程序,端口號(hào)+IP地址就可以組成一個(gè)套接字,用來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程。
2. 端口號(hào)的應(yīng)用場(chǎng)景
在TCP/IP協(xié)議中,用“源IP地址”,“目的IP地址”,“源端口號(hào)”,“目的端口號(hào)”,協(xié)議號(hào)(IP協(xié)議的協(xié)議號(hào)為4,TCP的協(xié)議號(hào)為6)這樣的一個(gè)五元組來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)通信,通信的雙方在發(fā)送消息時(shí),消息的頭部會(huì)帶著這樣的五元組。
3. 端口范圍劃分
(1)0~1023:知名端口號(hào),是留著備用的,一把都是用于協(xié)議,例如HTTP、FTP、SSH ;
(2)1024~65535:是操作系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分配的端口號(hào),客戶端程序的端口號(hào),就是由操作糸統(tǒng)從這個(gè)范圍來(lái)分配的,在TCP與UDP的套接字通信中,客戶端的端口號(hào)就是在此范圍中。
4. 知名的端口號(hào)與端口號(hào)對(duì)應(yīng)的服務(wù)器
比如:
HTTP服務(wù)器:80
FTP服務(wù)器:21
ps:FTP有一個(gè)控制連接和一個(gè)數(shù)據(jù)連接,所以FTP是有兩個(gè)端口號(hào)的,控制連接的端口號(hào)是21,數(shù)據(jù)連接的端口號(hào)是20,但是如果FTP的端口號(hào)默認(rèn)是21,如果指明FTP有兩個(gè)端口號(hào)的話,那就是21和20,否則FTP服務(wù)器的端口號(hào)就是21
TELNET服務(wù)器:23
SSH服務(wù)器:22
HTTPS:443
WEB服務(wù)器:25
5. 在linux中如何查看知名端口號(hào)?
cat/etc/services
6. 一個(gè)進(jìn)程是否可以bind多個(gè)端口號(hào)?
可以
因?yàn)橐粋€(gè)進(jìn)程可以打開多個(gè)文件描述符,而每個(gè)文件描述符都對(duì)應(yīng)一個(gè)端口號(hào),所以一個(gè)進(jìn)程可以綁定多個(gè)端口號(hào)。
Linux內(nèi)核會(huì)給每一個(gè)socket分配一個(gè)唯一的文件描述符,進(jìn)程通過(guò)該文件描述符來(lái)區(qū)分對(duì)應(yīng)的套接字。
7. 一個(gè)端口號(hào)是否可以被多個(gè)進(jìn)程綁定?
同種協(xié)議通常不可以,但有一種情況可以。
ps:如果進(jìn)程先綁定一個(gè)端口號(hào),然后在fork一個(gè)子進(jìn)程,這樣的話就可以是實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程綁定一個(gè)端口號(hào),但是兩個(gè)不同的進(jìn)程綁定同一個(gè)端口號(hào)是不可以的。
三、SO_REUSEADDR有什么用處和怎么使用?
當(dāng)兩個(gè)socket的address和port相沖突,而我們又想重用地址和端口,則舊的socket和新的socket都要已經(jīng)被設(shè)置了SO_REUSEADDR特性,只有兩者之一有這個(gè)特性還是有問(wèn)題的。
SO_REUSEADDR可以用在以下四種情況下。(摘自《Unix網(wǎng)絡(luò)編程》卷一,即UNPv1)
- 當(dāng)有一個(gè)有相同本地地址和端口的socket1處于TIME_WAIT狀態(tài)時(shí)【4次握手】,而你啟動(dòng)的程序的socket2要占用該地址和端口,你的程序就要用到該選項(xiàng)。
一般來(lái)說(shuō),一個(gè)端口釋放后會(huì)等待兩分鐘之后才能再被使用,SO_REUSEADDR是讓端口釋放后立即就可以被再次使用。
SO_REUSEADDR用于對(duì)TCP套接字處于TIME_WAIT狀態(tài)下的socket,才可以重復(fù)綁定使用。server程序總是應(yīng)該在調(diào)用bind()之前設(shè)置SO_REUSEADDR套接字選項(xiàng)。TCP,先調(diào)用close()的一方會(huì)進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)。
4次握手順序見下圖:
4次握手-
SO_REUSEADDR允許同一port上啟動(dòng)同一服務(wù)器的多個(gè)實(shí)例(多個(gè)進(jìn)程)。但每個(gè)實(shí)例綁定的IP地址是不能相同的。在有多塊網(wǎng)卡或用IP Alias技術(shù)的機(jī)器可以測(cè)試這種情況。
-
SO_REUSEADDR允許單個(gè)進(jìn)程綁定相同的端口到多個(gè)socket上,但每個(gè)socket綁定的ip地址不同。這和2很相似,區(qū)別請(qǐng)看UNPv1。
SO_REUSEADDR允許啟動(dòng)一個(gè)監(jiān)聽服務(wù)器并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(jiān)聽服務(wù)器時(shí)出現(xiàn),若不設(shè)置此選項(xiàng),則bind時(shí)將出錯(cuò)。
SO_REUSEADDR允許在同一端口上啟動(dòng)同一服務(wù)器的多個(gè)實(shí)例,只要每個(gè)實(shí)例捆綁一個(gè)不同的本地IP地址即可。對(duì)于TCP,我們根本不可能啟動(dòng)捆綁相同IP地址和相同端口號(hào)的多個(gè)服務(wù)器。
SO_REUSEADDR允許單個(gè)進(jìn)程捆綁同一端口到多個(gè)套接口上,只要每個(gè)捆綁指定不同的本地IP地址即可。這一般不用于TCP服務(wù)器。
- SO_REUSEADDR允許完全相同的地址和端口的重復(fù)綁定。但這只用于UDP的多播,不用于TCP。
SO_REUSEADDR允許完全重復(fù)的捆綁:當(dāng)一個(gè)IP地址和端口綁定到某個(gè)套接口上時(shí),還允許此IP地址和端口捆綁到另一個(gè)套接口上。一般來(lái)說(shuō),這個(gè)特性僅在支持多播的系統(tǒng)上才有,而且只對(duì)UDP套接口而言(TCP不支持多播)。
SO_REUSEPORT選項(xiàng)有如下語(yǔ)義:此選項(xiàng)允許完全重復(fù)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(xiàng)才行。
如果被捆綁的IP地址是一個(gè)多播地址,則SO_REUSEADDR和SO_REUSEPORT等效。
使用這兩個(gè)套接口選項(xiàng)的建議:在所有TCP服務(wù)器中,在調(diào)用bind之前設(shè)置SO_REUSEADDR套接口選項(xiàng);當(dāng)編寫一個(gè)同一時(shí)刻在同一主機(jī)上可運(yùn)行多次的多播應(yīng)用程序時(shí),設(shè)置SO_REUSEADDR選項(xiàng),并將本組的多播地址作為本地IP地址捆綁。
設(shè)置方法如下:
if(setsockopt(fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,
(constvoid*)&nOptval,sizeof(int))0)
...
附
Q:編寫 TCP/SOCK_STREAM 服務(wù)程序時(shí),SO_REUSEADDR到底什么意思?
A:這個(gè)套接字選項(xiàng)通知內(nèi)核,如果端口忙,但TCP狀態(tài)位于 TIME_WAIT ,可以重用端口。如果端口忙,而TCP狀態(tài)位于其他狀態(tài),重用端口時(shí)依舊得到一個(gè)錯(cuò)誤信息,指明"地址已經(jīng)使用中"。如果你的服務(wù)程序停止后想立即重啟,而新套接字依舊使用同一端口,此時(shí)SO_REUSEADDR 選項(xiàng)非常有用。必須意識(shí)到,此時(shí)任何非期望數(shù)據(jù)到達(dá),都可能導(dǎo)致服務(wù)程序反應(yīng)混亂,不過(guò)這只是一種可能,事實(shí)上很不可能。
一個(gè)套接字由相關(guān)五元組構(gòu)成,協(xié)議、本地地址、本地端口、遠(yuǎn)程地址、遠(yuǎn)程端口。SO_REUSEADDR 僅僅表示可以重用本地本地地址、本地端口,整個(gè)相關(guān)五元組還是唯一確定的。所以,重啟后的服務(wù)程序有可能收到非期望數(shù)據(jù)。必須慎重使用 SO_REUSEADDR 選項(xiàng)。
舉例
例子1:測(cè)試上面第一種情況。
#include
#include
#include
#include
#include
#defineMAXLINE100
intmain(intargc,char**argv)
{
intlistenfd,connfd;
structsockaddr_inservaddr;
charbuff[MAXLINE+1];
time_tticks;
unsignedshortport;
intflag=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,(structsockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))==-1)
{
perror("bind");
exit(1);
}
else
printf("bindcallOK!
");
if(listen(listenfd,5)==-1)
{
perror("listen");
exit(1);
}
for(;;)
{
if((connfd=accept(listenfd,(structsockaddr*)NULL,NULL))==-1)
{
perror("accept");
exit(1);
}
if(fork()==0)/*childprocess*/
{
close(listenfd);/*關(guān)閉監(jiān)聽套接字,子進(jìn)程不需要。*/
ticks=time(NULL);
snprintf(buff,100,"%.24s
",ctime(&ticks));
write(connfd,buff,strlen(buff));
close(connfd);
sleep(1);
execlp("run",NULL);
perror("execlp");
exit(1);
}
close(connfd);
exit(0);/*endparent*/
}
}
gcc123.c-orun
sudocprun/sbin
sudochmod777/sbin/run
測(cè)試:編譯為run程序,放到一個(gè)自己PATH環(huán)境變量里的某個(gè)路徑里,例如$HOME/bin,運(yùn)行run,然后telnet localhost 10013看結(jié)果。
第一步運(yùn)行程序,此時(shí)程序阻塞在accept()這個(gè)位置。
第二步重新打開一個(gè)終端,執(zhí)行以下命令。
第三步:可以看到次異步運(yùn)行的程序退出,并打印了bind call OK!說(shuō)明子進(jìn)程被執(zhí)行,并且成功綁定了端口10013,驗(yàn)證了第一種情況。
-
第二種情況我沒(méi)有環(huán)境測(cè),所以就不給測(cè)試程序了,大家有條件的可以自己寫一個(gè)來(lái)測(cè)試一下。
-
測(cè)試第三種情況的程序讀取本地ip地址
可以得到本地地址為:
eth0:192.168.43.171
lo:127.0.0.1
測(cè)試代碼
#include
#include
#include
#include
#include
#defineMAXLINE100
intmain(intargc,char**argv)
{
intfd1,fd2;
structsockaddr_inservaddr1,servaddr2;
charbuff[MAXLINE+1];
time_tticks;
unsignedshortport;
intflag=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()callerror:127.0.0.1
");
exit(1);
}
if(inet_pton(AF_INET,"192.168.43.171",&servaddr2.sin_addr)<=?0)
{
printf("inet_pton()callerror:128.160.1.230
");
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,(structsockaddr*)&servaddr1,sizeof(servaddr1))==-1)
{
perror("bindfd1");
exit(1);
}
if(bind(fd2,(structsockaddr*)&servaddr2,sizeof(servaddr2))==-1)
{
perror("bindfd2");
exit(1);
}
printf("bindfd1andfd2OK!
");
/*putotherprocesshere*/
getchar();
exit(0);/*end*/
}
執(zhí)行結(jié)果
結(jié)果- 由于第四種情況只用于UDP的多播,和TCP的使用沒(méi)多大關(guān)系,所以就不寫測(cè)試?yán)恿恕W约河信d趣的可以寫。
-
TCP
+關(guān)注
關(guān)注
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79159 -
端口
+關(guān)注
關(guān)注
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32125 -
代碼
+關(guān)注
關(guān)注
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原文標(biāo)題:三、SO_REUSEADDR有什么用處和怎么使用?
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