Linux网络编程之绑定端口注意事项及端口复用.docx

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 intmain(intargc,charchar*argv) charserver_ip30=10.221.20.12; intsockfd; sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);/创建UDP套接字 if(sockfd0) perror(socket); exit(-1); /初始化本地网络信息 structsockaddr_inmy_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 interr_log; err_log=bind(sockfd,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(my_addr); if(err_log!=0) perror(bind8000); 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,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(my_addr); if(err_log!=0) perror(bind9000); close(sockfd); exit(-1); close(sockfd); return0; 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 intmain(intargc,charchar*argv) charserver_ip30=10.221.20.12; intsockfd; sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);/创建UDP套接字 if(sockfd0) perror(socket); exit(-1); structsockaddr_indest_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); charsend_buf512=thisisfortest; /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,(structsockaddr*)&dest_addr,sizeof(dest_addr);/发送数据 /初始化本地网络信息 structsockaddr_inmy_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 interr_log; err_log=bind(sockfd,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(my_addr); if(err_log!=0) perror(bind8000); close(sockfd); exit(-1); close(sockfd); return0; 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 intmain(intargc,charchar*argv) intsockfd_one; interr_log; sockfd_one=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);/创建UDP套接字one if(sockfd_one0) perror(sockfd_one); exit(-1); /设置本地网络信息 structsockaddr_inmy_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,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(my_addr); if(err_log!=0) perror(bindsockfd_one); close(sockfd_one); exit(-1); intsockfd_two; sockfd_two=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);/创建UDP套接字two if(sockfd_two0) 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,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(my_addr); if(err_log!=0) perror(bindsockfd_two); close(sockfd_two); exit(-1); close(sockfd_one); close(sockfd_two); return0; 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：intopt=1; /sockfd为需要端口复用的套接字 setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(constvoidvoid*)&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 intopt=1; setsockopt(sockfd_one,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(constvoidvoid*)&opt,sizeof(opt); err_log=bind(sockfd_one,(structsockaddr*)&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,(constvoidvoid*)&opt,sizeof(opt); err_log=bind(sockfd_two,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(my_addr);端口复用完整代码如下：#include #include #include #include #include #include #include intmain(intargc,charchar*argv) intsockfd_one; interr_log; sockfd_one=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);/创建UDP套接字one if(sockfd_one0) perror(sockfd_one); exit(-1); /设置本地网络信息 structsockaddr_inmy_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 intopt=1; setsockopt(sockfd_one,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR, (constvoidvoid*)&opt,sizeof(opt); /绑定，端口为8000 err_log=bind(sockfd_one,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(my_addr); if(err_log!=0) perror(bindsockfd_one); close(sockfd_one); exit(-1); intsockfd_two; sockfd_two=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);/创建UDP套接字two if(sockfd_two0) 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, (constvoidvoid*)&opt,sizeof(opt); /新套接字sockfd_two，继续绑定8000端口，成功 err_log=bind(sockfd_two,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(my_addr); if(err_log!=0) perror(bindsockfd_two); close(sockfd_two); exit(-1); close(sockfd_one); close(sockfd_two); return0; 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); intsockfd=(int)arg; while(1) intrecv_len; charrecv_buf512=; structsockaddr_inclient_addr; charcli_ipINET_ADDRSTRLEN=;/INET_ADDRSTRLEN=16 socklen_tcliaddr_len=sizeof(client_addr); recv_len=recvfrom(sockfd,recv_buf,sizeof(recv_buf),0,(structsockaddr*)&client_addr,&cliaddr_len); inet_ntop(AF_INET,&client_addr.sin_addr,cli_ip,INET_ADDRSTRLEN); printf(nip:%s,port:%dn,cli_ip,ntohs(client_addr.sin_port); printf(sockfd_one=data(%d):%sn,recv_len,recv_buf); returnNULL; /线程2的回调函数 voidvoid*recv_two(voidvoid*arg) printf(+recv_two+n); intsockfd=(int)arg; while(1) intrecv_len; charrecv_buf512=; structsockaddr_inclient_addr; charcli_ipINET_ADDRSTRLEN=;/INET_ADDRSTRLEN=16 socklen_tcliaddr_len=sizeof(client_addr); recv_len=recvfrom(sockfd,recv_buf,sizeof(recv_buf),0,(structsockaddr*)&client_addr,&cliaddr_len); inet_ntop(AF_INET,&client_addr.sin_addr,cli_ip,INET_ADDRSTRLEN); printf(nip:%s,port:%dn,cli_ip,ntohs(client_addr.sin_port); printf(sockfd_twodata(%d):%sn,recv_len,recv_buf); returnNULL; intmain(intargc,charchar*argv) interr_log; /sockfd_one intsockfd_one; sockfd_one=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);/创建UDP套接字one if(sockfd_one0) perror(sockfd_one); exit(-1); /设置本地网络信息 structsockaddr_inmy_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 intopt=1; setsockopt(sockfd_one,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR, (constvoidvoid*)&opt,sizeof(opt); /绑定，端口为8000 err_log=bind(sockfd_one,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(my_addr); if(err_log!=0) perror(bindsockfd_one); close(sockfd_one); exit(-1); /接收信息线程1 pthread_ttid_one; pthread_create(&t