UNIX网络编程卷一学习笔记第七章套接字选项（部分）

朱雀 2023-02-25 10:25 110阅读 0赞

![在这里插入图片描述][20200712171619988.png]  
以上函数用于获取或设置套接字选项。参数sockfd必须指向一个打开的套接字描述符。setsockopt函数从参数optval指向的内存中取得要设置的新值；getsockopt把已获取的选项当前值存放到参数optval指向的内存中。参数optval指向内存的的大小由最后一个参数指定，它对于函数setsockopt是一个值参数，对于函数getsockopt是一个值-结果参数。

level参数和optname参数如下，数据类型列是对应的optval参数必须指向的数据类型。套接字选项分为两大基本类型，一是启动或禁止某个特性的二元选项（称为标志选项，下图中标志列中有·的即是，此时\*optval是一个整数，0表示相应选项被禁止，非0表示被启用）；二是取得并返回我们可以设置或检查的特定值的选项（称为值选项）：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3R1czAwMDAw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3R1czAwMDAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3R1czAwMDAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

SO\_LINGER套接字选项指定close函数对面向连接的协议（如TCP、SCTP）如何操作，默认close函数立即返回，如果有数据残留在套接字发送区中，系统会试着把这些数据发送到对端。

SO\_LINGER套接字选项要求在用户进程与内核间传递如下结构，它定义在头文件sys/socket.h中：  
![在这里插入图片描述][20200722090204626.png]  
如果成员l\_onoff为0，则关闭本选项，成员l\_linger的值被忽略，close函数立即返回；如果成员l\_onoff为非0值且成员l\_linger为0，则当close某个TCP连接时将终止该连接，即TCP丢弃保留在套接字发送缓冲区中的数据，并发送一个RST给对端，而没有通常的四分组连接终止序列，这么一来避免了TCP的TIME\_WAIT状态，但存在了以下可能性：在2MSL（最大报文段寿命）秒内创建该连接的另一个化身，导致来自刚被终止的连接上的旧的重复分节被不正确地递送到新的化身上。这种情形下SCTP也发送一个ABORT块给对端而中止性地关闭连接；如果l\_onoff非0，且l\_linger也非0，则调用close关闭套接字时，内核将拖延一段时间，如果套接字发送缓冲区中仍有数据，那么进程将睡眠，直到：（1）所有数据都已发完且均被对方确认，或（2）延滞时间到。

当套接字被设置为非阻塞型，那么它将不等待close函数完成，即使延滞时间非0时也如此。使用SO\_LINGER套接字选项时，应检查close函数的返回值，如果在数据发送完并全部被确认前延滞时间到的话，close函数将返回-1，errno会被置为EWOULDBLOCK，且套接字缓冲区中任何残留数据都被丢弃。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3R1czAwMDAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
假设在客户数据到达时，服务器暂时处于忙状态，那么这些数据由TCP加入到服务器的套接字接收缓冲区中，下一个FIN分节也加入到套接字接收缓冲区中，默认，客户的close函数立即返回。如上图，客户的close调用可能在服务器读接收缓冲区中的剩余数据前就返回，并且服务器可能在读这些剩余数据之前就崩溃，且客户端不会知道。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3R1czAwMDAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
如上图，此时，问题仍然存在：在服务器读取接收缓冲区中剩余数据之前，服务器可能崩溃，且客户不会知道。并且当l\_linger为较小的正值时，可能客户的发送缓冲区还有数据就超时了：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3R1czAwMDAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
设置了SO\_LINGER套接字选项后，close函数的成功返回只是告诉我们先前发送的数据和FIN已由对端TCP确认，而不能告诉我们对端应用进程是否已读取数据。

让客户知道服务器进程已读取数据的一个方法是调用shutdown，并将其第二个参数设置为SHUT\_WR，并等待对端close调用：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3R1czAwMDAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
根据调用close还是shutdown以及是否设置了SO\_LINGER套接字选项，可在以下三个时机返回：  
1.close调用后立即返回，不等待。（图7-7）  
2.close调用后一直拖延到接收了客户端对于FIN的ACK后才返回。（图7-8）  
3.shutdown调用后跟一个read函数，一直等待到接收了对端的FIN再返回。（图7-10）

获知对端应用是否已读取我们的数据的另一个方法是使用应用级确认，简称应用ACK，如客户在向服务器发送数据后调用read来读取一个字节的数据：  
![在这里插入图片描述][2020072214081360.png]  
![在这里插入图片描述][20200722140837321.png]  
当客户的read函数返回时，可以保证服务器进程已读完了我们发送的数据（假设服务器端知道我们要发多少数据）。上例的应用级ACK是值为0的1个字节。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3R1czAwMDAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3R1czAwMDAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

SO\_REUSEADDR作用：  
1.允许启动一个监听服务器并捆绑其众所周知端口，即使以前建立的将该端口用作它们的本地端口的连接仍存在，一般用于：  
（1）启动一个监听服务器。  
（2）连接请求到达，派生一个子进程处理此客户。  
（3）监听服务器终止，但子进程继续为现有连接上的客户提供服务。  
（4）重启监听服务器。  
默认，当监听服务器通过socket、bind、listen函数重新启动时，由于它试图绑定一个现有连接（由早先派生的子进程处理着的连接）上的端口，从而bind函数会失败，如果设置了SO\_REUSEADDR选项，则bind函数会成功。所有TCP服务器都应指定此套接字选项，以允许服务器重新启动。  
2.SO\_REUSEADDR允许同一端口上启动同一服务器的多个实例，每个实例只要捆绑一个不同的本地IP即可。如某主机有三个IP别名和三个HTTP服务器，第一个HTTP服务器以本地通配IP地址INADDR\_ANY和本地端口号80调用bind，第二个和第三个HTTP服务器分别bind到两个IP别名和端口80上，此时，除非在调用前设置了SO\_REUSEADDR套接字选项，否则bind函数会失败。此时如果有目的IP为后两个IP别名、端口为80的连接请求时，不会送给使用了INADDR\_ANY的服务器，而是先送给使用了特定IP的服务器。但对于TCP，不能启动捆绑相同IP和端口号的多个服务器，即使我们给第二个服务器设置了SO\_REUSEADDR也不能重复绑定第一个服务器。为了安全，有些系统已经不允许对已经绑定了通配地址的端口再绑定任何更为明确的地址，这样的系统上执行通配地址捆绑的服务器进程必须最后一个启动，这么做是为了防止把恶意的服务器捆绑到某个系统服务正在使用的IP地址和端口上。  
3.SO\_REUSEADDR允许单个进程捆绑同一端口到多个套接字上，只要每次捆绑指定不同的本地IP即可。

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