linux网络编程之绑定端口注意事项及端口复用.docx
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linux网络编程之绑定端口注意事项及端口复用
Linux网络编程之绑定端口注意事项及端口复用
所谓绑定（bind）是指别人连接我只能通过我所绑定的端口，相当于，我买了一个手机，别人要想联系我，必须要知道我的手机号码，这时候，我需要怎么办呢?
我需要给手机插上电话卡，固定一个电话号码，这样别人就能通过这个电话号码联系我。
手机插上电话卡，固定一个电话号码，类似于绑定（bind）的过程，绑定（bind）为了固定一个端口号，别的网络程序就可以找到这个端口号，找到这个端口号就能找到这个端口号所对应的网络应用程序。
在网络编程里，通常都是在服务器里绑定（bind）端口，这并不是说客户端里不能绑定（bind）端口，但这里需要注意的是，一个网络应用程序只能绑定一个端口（一个套接字只能绑定一个端口）。
一个套接字不能同时绑定多个端口，如下：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main（int argc, charchar *argv[]）
{
char server_ip[30] = "10.221.20.12";
int sockfd;
sockfd = socket（AF_INET, SOCK_DGRAM, 0）; //创建UDP套接字
if（sockfd < 0）
{
perror（"socket"）;
exit（-1）;
}
// 初始化本地网络信息
struct sockaddr_in my_addr;
bzero（&my_addr, sizeof（my_addr））;
my_addr.sin_family = AF_INET;
my_addr.sin_port = htons（8000）;
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl（INADDR_ANY）;
// 第一次绑定端口8000
int err_log;
err_log = bind（sockfd, （struct sockaddr*）&my_addr, sizeof（my_addr））;
if（err_log !
= 0）
{
perror（"bind 8000"）;
close（sockfd）;
exit（-1）;
}
// 又一次绑定别的端口9000， 会绑定失败
my_addr.sin_port = htons（9000）;
err_log = bind（sockfd, （struct sockaddr*）&my_addr, sizeof（my_addr））;
if（err_log !
= 0）
{
perror（"bind 9000"）;
close（sockfd）;
exit（-1）;
}
close（sockfd）;
return 0;
}
程序编译运行后结果如下：
如果客户端想绑定端口号，一定要调用发送信息函数之前绑定（bind）端口，因为在发送信息函数（sendto,或write），系统会自动给当前网络程序分配一个随机端口号，这相当于随机绑定了一个端口号，这里只会分配一次，以后通信就以这个随机端口通信，我们再绑定端口号的话，就会绑定失败。
如果我们放在发送信息函数（sendto,或write）之前绑定，那样程序将以我们绑定的端口号发送信息，不会再随机分配一个端口号。
绑定失败例子（UDP）如下：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main（int argc, charchar *argv[]）
{
char server_ip[30] = "10.221.20.12";
int sockfd;
sockfd = socket（AF_INET, SOCK_DGRAM, 0）; //创建UDP套接字
if（sockfd < 0）
{
perror（"socket"）;
exit（-1）;
}
struct sockaddr_in dest_addr;
bzero（&dest_addr, sizeof（dest_addr））;
dest_addr.sin_family = AF_INET;
dest_addr.sin_port = htons（8080）; // 服务器的端口
inet_pton（AF_INET, server_ip, &dest_addr.sin_addr）;
char send_buf[512] = "this is for test";
// 如果前面没有绑定端口，sendto（）系统会随机分配一个端口
sendto（sockfd, send_buf, strlen（send_buf）, 0, （struct sockaddr*）&dest_addr, sizeof（dest_addr））;//发送数据
// 初始化本地网络信息
struct sockaddr_in my_addr;
bzero（&my_addr, sizeof（my_addr））;
my_addr.sin_family = AF_INET;
my_addr.sin_port = htons（8000）;
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl（INADDR_ANY）;
// sendto（）后面绑定端口，绑定失败
int err_log;
err_log = bind（sockfd, （struct sockaddr*）&my_addr, sizeof（my_addr））;
if（err_log !
= 0）
{
perror（"bind 8000"）;
close（sockfd）;
exit（-1）;
}
close（sockfd）;
return 0;
}
程序编译运行后结果如下：
在上面提到：
一个网络应用程序只能绑定一个端口（一个套接字只能绑定一个端口）。
实际上，默认的情况下，如果一个网络应用程序的一个套接字绑定了一个端口（占用了8000），这时候，别的套接字就无法使用这个端口（8000）,验证例子如下：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main（int argc, charchar *argv[]）
{
int sockfd_one;
int err_log;
sockfd_one = socket（AF_INET, SOCK_DGRAM, 0）; //创建UDP套接字one
if（sockfd_one < 0）
{
perror（"sockfd_one"）;
exit（-1）;
}
// 设置本地网络信息
struct sockaddr_in my_addr;
bzero（&my_addr, sizeof（my_addr））;
my_addr.sin_family = AF_INET;
my_addr.sin_port = htons（8000）; // 端口为8000
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl（INADDR_ANY）;
// 绑定，端口为8000
err_log = bind（sockfd_one, （struct sockaddr*）&my_addr, sizeof（my_addr））;
if（err_log !
= 0）
{
perror（"bind sockfd_one"）;
close（sockfd_one）;
exit（-1）;
}
int sockfd_two;
sockfd_two = socket（AF_INET, SOCK_DGRAM, 0）; //创建UDP套接字two
if（sockfd_two < 0）
{
perror（"sockfd_two"）;
exit（-1）;
}
// 新套接字sockfd_two，继续绑定8000端口，绑定失败
// 因为8000端口已被占用，默认情况下，端口没有释放，无法绑定
err_log = bind（sockfd_two, （struct sockaddr*）&my_addr, sizeof（my_addr））;
if（err_log !
= 0）
{
perror（"bind sockfd_two"）;
close（sockfd_two）;
exit（-1）;
}
close（sockfd_one）;
close（sockfd_two）;
return 0;
}
程序编译运行后结果如下：
那如何让sockfd_one,sockfd_two两个套接字都能成功绑定8000端口呢?
这时候就需要要到端口复用了。
端口复用允许在一个应用程序可以把n个套接字绑在一个端口上而不出错。
设置socket的SO_REUSEADDR选项，即可实现端口复用：
int opt = 1;
// sockfd为需要端口复用的套接字
setsockopt（sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, （const voidvoid *）&opt, sizeof（opt））;
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IPAlias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socket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。
需要注意的是，设置端口复用函数要在绑定之前调用，而且只要绑定到同一个端口的所有套接字都得设置复用：
// sockfd_one, sockfd_two都要设置端口复用
// 在sockfd_one绑定bind之前，设置其端口复用
int opt = 1;
setsockopt（ sockfd_one, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR, （const voidvoid *）&opt, sizeof（opt） ）;
err_log = bind（sockfd_one, （struct sockaddr*）&my_addr, sizeof（my_addr））;
// 在sockfd_two绑定bind之前，设置其端口复用
opt = 1;
setsockopt（ sockfd_two, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,（const voidvoid *）&opt, sizeof（opt） ）;
err_log = bind（sockfd_two, （struct sockaddr*）&my_addr, sizeof（my_addr））;
端口复用完整代码如下：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main（int argc, charchar *argv[]）
{
int sockfd_one;
int err_log;
sockfd_one = socket（AF_INET, SOCK_DGRAM, 0）; //创建UDP套接字one
if（sockfd_one < 0）
{
perror（"sockfd_one"）;
exit（-1）;
}
// 设置本地网络信息
struct sockaddr_in my_addr;
bzero（&my_addr, sizeof（my_addr））;
my_addr.sin_family = AF_INET;
my_addr.sin_port = htons（8000）; // 端口为8000
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl（INADDR_ANY）;
// 在sockfd_one绑定bind之前，设置其端口复用
int opt = 1;
setsockopt（ sockfd_one, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,
（const voidvoid *）&opt, sizeof（opt） ）;
// 绑定，端口为8000
err_log = bind（sockfd_one, （struct sockaddr*）&my_addr, sizeof（my_addr））;
if（err_log !
= 0）
{
perror（"bind sockfd_one"）;
close（sockfd_one）;
exit（-1）;
}
int sockfd_two;
sockfd_two = socket（AF_INET, SOCK_DGRAM, 0）; //创建UDP套接字two
if（sockfd_two < 0）
{
perror（"sockfd_two"）;
exit（-1）;
}
// 在sockfd_two绑定bind之前，设置其端口复用
opt = 1;
setsockopt（ sockfd_two, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,
（const voidvoid *）&opt, sizeof（opt） ）;
// 新套接字sockfd_two，继续绑定8000端口，成功
err_log = bind（sockfd_two, （struct sockaddr*）&my_addr, sizeof（my_addr））;
if（err_log !
= 0）
{
perror（"bind sockfd_two"）;
close（sockfd_two）;
exit（-1）;
}
close（sockfd_one）;
close（sockfd_two）;
return 0;
}
端口复用允许在一个应用程序可以把n个套接字绑在一个端口上而不出错。
同时，这n个套接字发送信息都正常，没有问题。
但是，这些套接字并不是所有都能读取信息，只有最后一个套接字会正常接收数据。
下面，我们在之前的代码上，添加两个线程，分别负责接收sockfd_one，sockfd_two的信息：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
// 线程1的回调函数
voidvoid *recv_one（voidvoid *arg）
{
printf（"===========recv_one==============\n"）;
int sockfd = （int ）arg;
while
（1）{
int recv_len;
char recv_buf[512] = "";
struct sockaddr_in client_addr;
char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = "";//INET_ADDRSTRLEN=16
socklen_t cliaddr_len = sizeof（client_addr）;
recv_len = recvfrom（sockfd, recv_buf, sizeof（recv_buf）, 0, （struct sockaddr*）&client_addr, &cliaddr_len）;
inet_ntop（AF_INET, &client_addr.sin_addr, cli_ip, INET_ADDRSTRLEN）;
printf（"\nip:
%s ,port:
%d\n",cli_ip, ntohs（client_addr.sin_port））;
printf（"sockfd_one =========== data（%d）:
%s\n",recv_len,recv_buf）;
}
return NULL;
}
// 线程2的回调函数
voidvoid *recv_two（voidvoid *arg）
{
printf（"+++++++++recv_two++++++++++++++\n"）;
int sockfd = （int ）arg;
while
（1）{
XX文库-让每个人平等地提升自我 int recv_len;
char recv_buf[512] = "";
struct sockaddr_in client_addr;
char cli_ip[INET_ADDRSTRLEN] = "";//INET_ADDRSTRLEN=16
socklen_t cliaddr_len = sizeof（client_addr）
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