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socket 选项函数
- 功能:用来读取和设置 socket 文件描述符属性的方法
#include <sys/scoket.h>
int getsockopt (int sockfd, int level, int option_name, void* option_value, socklen_t* restrict option_len);
int setsockopt (int sockfd, int level, int option_name, const void* option_value, socklen_t option_len);
socket 选项表如下:
- getsockopt 和 setsockopt 这两个函数成功时返回 0,失败时返回 - 1 并设置 errno。
- 对于服务器而言,有部分 socket 选项只能在调用 listen 系统调用前针对监听 socket 设置才有效。这是因为连接 socket 只能由 accept 调用返回,而 accept 从 listen 监听队列接受的连接至少已经完成了 TCP 三次握手的前两个步骤(因为 listen 监听队列中的连接至少已进入 SYN_RCVD 状态),这说明服务器已经往被接收连接上发送出了 TCP 同步报文段。但有的 socket 选项却应该在 TCP 同步报文段中设置,比如 TCP 最大报文段选项。对这种情况,linux 给开发人员提供的解决方案是:对监听 socket 设置这些 socket 选项,那么 accept 返回的连接 socket 将自动继承这些选项。这些选项包括:SO_DEBUG、SO_DONTROUTE、SO_KEEPALIVE、SO_LINGER、SO_OOBINLINE、SO_RCVBUF、SO_RCVLOWAT、SO_SNDBUF、SO_SNDLOWAT、TCP_MAXSEG 和 TCP_NODELAY。
- 对于客户端而言,这些 socket 选项则应该在调用 connect 函数之前设置,因为 connect 调用成功返回之后,TCP 三次握手已完成。
SO_REUSEADDR 选项
- 前面讨论过 TCP 连接的 TIME_WAIT 状态,并提到服务器程序可以通过设置 socket 选项 SO_REUSEADDR 来强制使用被处于 TIME_WAIT 状态的连接占用的 socket 地址。
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char* argv[] )
{if( argc <= 2)
{printf( "usage: %s ip_address port_number\n", basename( argv[0] ) );
return 1;
}
const char* ip = argv[1];
int port = atoi(argv[2] );
int sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
assert(sock >= 0);
int reuse = 1;
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof( reuse) );
struct sockaddr_in address;
bzero(&address, sizeof( address) );
address.sin_family = AF_INET;
inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr);
address.sin_port = htons(port);
int ret = bind(sock, ( struct sockaddr*)&address, sizeof(address) );
assert(ret != -1);
ret = listen(sock, 5);
assert(ret != -1);
struct sockaddr_in client;
socklen_t client_addrlength = sizeof(client);
int connfd = accept(sock, ( struct sockaddr*)&client, &client_addrlength );
if (connfd < 0)
{printf( "errno is: %d\n", errno);
}
else
{char remote[INET_ADDRSTRLEN];
printf( "connected with ip: %s and port: %d\n",
inet_ntop(AF_INET, &client.sin_addr, remote, INET_ADDRSTRLEN), ntohs(client.sin_port) );
close(connfd);
}
close(sock);
return 0;
}
- 经过 setsocketopt 的设置之后,即使 sock 处于 TIME_WAIT 状态,与之绑定的 socket 地址也可以立即被重用。此外,我们也可以通过修改内核参数 /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle 来快速回收被关闭的 socket,从而使得 TCP 连接根本就不进入 TIME_WAIT 状态,进而允许应用程序立即重用本地的 socket 地址。
SO_RCVBUF 和 SO_SNDBUF 选项
- SO_RCVBUF 和 SO_SNDBUF 选项分别表示 TCP 接收缓冲区和发送缓冲区的大小。不过,当我们用 setsockopt 来设置 TCP 的接收缓冲区和发送缓冲区的大小时,系统都会将其值加倍,并且不得小于其个最小值。TCP 接收缓冲区的最小值是 256 字节,而发送缓冲区的最小值是 2048 字节(不过,不同的系统可能有不同的默认最小值)。此外,我们可以直接修改内核参数 /proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem 和 /proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem 来强制 TCP 接收缓冲区和发送缓冲区的大小没有最小值限制。
修改 TCP 发送缓冲区的客户端程序:
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#define BUFFER_SIZE 512
int main(int argc, char* argv[] )
{if( argc <= 3)
{printf( "usage: %s ip_address port_number send_bufer_size\n", basename( argv[0] ) );
return 1;
}
const char* ip = argv[1];
int port = atoi(argv[2] );
struct sockaddr_in server_address;
bzero(&server_address, sizeof( server_address) );
server_address.sin_family = AF_INET;
inet_pton(AF_INET, ip, &server_address.sin_addr);
server_address.sin_port = htons(port);
int sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
assert(sock >= 0);
int sendbuf = atoi(argv[3] );
int len = sizeof(sendbuf);
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sendbuf, sizeof( sendbuf) );
getsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sendbuf, ( socklen_t*)&len );
printf("the tcp send buffer size after setting is %d\n", sendbuf);
if (connect( sock, ( struct sockaddr*)&server_address, sizeof(server_address) ) != -1 )
{char buffer[ BUFFER_SIZE];
memset(buffer, 'a', BUFFER_SIZE);
send(sock, buffer, BUFFER_SIZE, 0);
}
close(sock);
return 0;
}
修改 TCP 接收缓冲区的服务器程序:
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define BUFFER_SIZE 1024
int main(int argc, char* argv[] )
{if( argc <= 3)
{printf( "usage: %s ip_address port_number receive_buffer_size\n", basename( argv[0] ) );
return 1;
}
const char* ip = argv[1];
int port = atoi(argv[2] );
struct sockaddr_in address;
bzero(&address, sizeof( address) );
address.sin_family = AF_INET;
inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr);
address.sin_port = htons(port);
int sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
assert(sock >= 0);
int recvbuf = atoi(argv[3] );
int len = sizeof(recvbuf);
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &recvbuf, sizeof( recvbuf) );
getsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &recvbuf, ( socklen_t*)&len );
printf("the receive buffer size after settting is %d\n", recvbuf);
int ret = bind(sock, ( struct sockaddr*)&address, sizeof(address) );
assert(ret != -1);
ret = listen(sock, 5);
assert(ret != -1);
struct sockaddr_in client;
socklen_t client_addrlength = sizeof(client);
int connfd = accept(sock, ( struct sockaddr*)&client, &client_addrlength );
if (connfd < 0)
{printf( "errno is: %d\n", errno);
}
else
{char buffer[ BUFFER_SIZE];
memset(buffer, '\0', BUFFER_SIZE);
while(recv( connfd, buffer, BUFFER_SIZE-1, 0) > 0 ){}
close(connfd);
}
close(sock);
return 0;
}
运行结果:
root@iZbp1anc6yju2dks3nw5j0Z:~/test/socket# ./client 127.0.0.1 12345 2000
the tcp send buffer size after setting is 4608
root@iZbp1anc6yju2dks3nw5j0Z:~/test/socket# ./server 127.0.0.1 12345 50
the receive buffer size after settting is 2304
如上说明:当我们用 setsockopt 来设置 TCP 的接收缓冲区和发送缓冲区的大小时,系统都会将其值加倍,并且不得小于其个最小值。
SO_RCVLOWAT 和 SO_SNDLOWAT 选项
- SO_RCVLOWAT 和 SO_SNDLOWAT 选项分别表示 TCP 接收缓冲区和发送缓冲区的低水位标记。它们一般被 I / O 复用系统调用,用来判断 socket 是否可读或可写。当 TCP 接收缓冲区中可读数据的总数大于其低水位标记时,I/ O 复用系统调用将通知应用程序可以从对应的 socket 上读取数据;当 TCP 发送缓冲区中的空闲空间(可以写入数据的空间)大于其低水位标记时,I/ O 复用系统调用将通知应用程序可以往对应的 socket 上写入数据。
- 默认情况下,TCP 接收缓冲区的低水位标记和 TCP 发送缓冲区的低水位标记均为 1 字节。
SO_LINGER 选项
SO_LINGER 选项用于控制 close 系统调用在关闭 TCP 连接时的行为。默认情况下,当我们使用 close 系统调用来关闭一个 socket 时,close 将立即返回,TCP 模块负责把该 socket 对应的 TCP 发送缓冲区中残留的数据发送给对方。
设置 SO_LINGER 选项的值时,我们需要给 setsockopt(getsockopt)系统调用传递一个 linger 类型的结构体,其定义如下:
#include <sys/socket.h>
struct linger
{
int l_onoff; // 开启(非 0)还是关闭(0)该选项
int l_linger; // 滞留时间
};
根据 linger 结构体中两个成员变量的不同值,close 系统调用可能产生如下 3 种行为之一:
- l_onoff 等于 0。此时 SO_LINGER 选项不起作用,close 用默认行为关闭 socket。
- l_onoff 不为 0,l_linger 等于 0. 此时 close 系统调用立即返回,TCP 模块将丢弃被关闭的 socket 对应的 TCP 发送缓冲区中残留的数据,同时给对方一个复位报文段。因此,这种情况给服务器提供了异常终止一个连接的方法。
- l_onoff 不为 0,l_linger 大于 0。此时 close 的行为取决于两个条件:(1)被关闭的 socket 对应的 TCP 发送缓冲区中是否还有残留的数据;(2)该 socket 是阻塞的还是非阻塞的。对于阻塞的 socket,close 将等待一段长为 l_linger 的时间,直到 TCP 模块发送完所有残留数据并得到对方的确认。如果这段之间内 TCP 模块没有发送完残留数据并得到对方的确认,那么 close 系统调用将返回 - 1 并设置 errno 为 EWOULDBLOCK。如果 socket 是非阻塞的,close 将立即返回,此时我们需要根据其返回值和 errno 来判断残留数据是否已经发送完毕。
正文完