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一、1個端口號可以同時被兩個進(jìn)程綁定嗎？

根據(jù)端口號的綁定我們分以下幾種情況來討論：

2個進(jìn)程分別建立TCP server，使用同一個端口號8888

2個進(jìn)程分別建立UDP server，使用同一個端口號8888

2個進(jìn)程1個建立TCP server、1個建立UDP server，都使用端口號8888

1. 測試代碼

我們首先編寫兩個簡單的測試程序。

tcp.c

該程序僅僅創(chuàng)建tcp套接字并綁定端口號8888，沒有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 <stdlib.h> 
#include <stdio.h> 
#include <errno.h> 
#include <string.h> 
#include <netdb.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <netinet/in.h> 
#include <sys/socket.h> 
#include <pthread.h> 
 
#define WAITBUF 10 
#define RECVBUFSIZE 1024 
 
 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
 int sockfd,new_fd,nbytes; 
 struct sockaddr_in server_addr; 
 struct sockaddr_in client_addr; 
 int portnumber = 8888; 
 socklen_t sin_size; 
 char hello[512]; 
 char buffer[RECVBUFSIZE]; 
 
 /*端口號不對，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,"Socket error:%s\n\a",strerror(errno)); 
  exit(1); 
 } 
 
 /*服務(wù)器端填充 sockaddr結(jié)構(gòu)*/  
 bzero(&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in)); 
 server_addr.sin_family=AF_INET; 
 /*自動填充主機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+ip+socket*/  
 if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==-1) 
 { 
  fprintf(stderr,"Bind error:%s\n\a",strerror(errno)); 
  exit(1); 
 } 
 
 /*監(jiān)聽sockfd描述符*/ 
 if(listen(sockfd, WAITBUF)==-1) 
 { 
  fprintf(stderr,"Listen error:%s\n\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8888，沒有accept建立連接操作，并且sleep(1000)，讓進(jìn)程不要太快退出.

#include <stdlib.h> 
#include <stdio.h> 
#include <errno.h> 
#include <string.h> 
#include <unistd.h> 
#include <netdb.h> 
#include <sys/socket.h> 
#include <netinet/in.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <arpa/inet.h> 
 
#define SERVER_PORT 8888  
#define MAX_MSG_SIZE 1024  
 
 
int main(void)  
{  
 int sockfd;  
 struct sockaddr_in addr;  
 
 /* 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,"Socket Error:%s\n",strerror(errno));  
  exit(1);  
 }  
 
 /* 服務(wù)器端填充 sockaddr結(jié)構(gòu) */  
 bzero(&addr,sizeof(struct sockaddr_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,(struct sockaddr *)&addr,sizeof(struct sockaddr_in))<0)  
 {  
  fprintf(stderr,"Bind Error:%s\n",strerror(errno));  
  exit(1);  
 }  
 sleep(1000); 
 close(sockfd);  
}  

編譯

gcc tcp.c -o tcp 
gcc udp.c -o udp 

2. 執(zhí)行結(jié)果

1).2個進(jìn)程分別建立TCP server

 

情況1執(zhí)行結(jié)果

從結(jié)果可知，第二個進(jìn)程綁定端口號8888綁定失敗。

2).2個進(jìn)程分別建立UDP server

情況2執(zhí)行結(jié)果

從結(jié)果可知，第二個進(jìn)程綁定端口號8888綁定失敗。

3).1個建立TCP server、1個建立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可以同時綁定一個端口8888，但是一個端口在同一時刻不可以被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)議棧中的兩個字節(jié);

TCP和UDP的端口完全沒有任何關(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)聽同一個端口后，接收數(shù)據(jù)互不影響，不沖突。因為數(shù)據(jù)接收時時根據(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、端口號的一些其他知識點

1. 端口號的作用

端口號可以用來標(biāo)識同一個主機上通信的不同應(yīng)用程序，端口號+IP地址就可以組成一個套接字，用來標(biāo)識一個進(jìn)程。

2. 端口號的應(yīng)用場景

在TCP/IP協(xié)議中，用“源IP地址”，“目的IP地址”，“源端口號”，“目的端口號”,協(xié)議號(IP協(xié)議的協(xié)議號為4，TCP的協(xié)議號為6)這樣的一個五元組來標(biāo)識一個通信，通信的雙方在發(fā)送消息時，消息的頭部會帶著這樣的五元組。

3. 端口范圍劃分

(1)0~1023：知名端口號，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)動態(tài)分配的端口號，客戶端程序的端口號，就是由操作糸統(tǒng)從這個范圍來分配的，在TCP與UDP的套接字通信中，客戶端的端口號就是在此范圍中。

4. 知名的端口號與端口號對應(yīng)的服務(wù)器

比如：

HTTP服務(wù)器：80  
FTP服務(wù)器：21 

ps：FTP有一個控制連接和一個數(shù)據(jù)連接，所以FTP是有兩個端口號的，控制連接的端口號是21，數(shù)據(jù)連接的端口號是20，但是如果FTP的端口號默認(rèn)是21，如果指明FTP有兩個端口號的話，那就是21和20，否則FTP服務(wù)器的端口號就是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?

cat /etc/services 

6. 一個進(jìn)程是否可以bind多個端口號?

可以

因為一個進(jìn)程可以打開多個文件描述符，而每個文件描述符都對應(yīng)一個端口號，所以一個進(jìn)程可以綁定多個端口號。

Linux內(nèi)核會給每一個socket分配一個唯一的文件描述符，進(jìn)程通過該文件描述符來區(qū)分對應(yīng)的套接字。

7. 一個端口號是否可以被多個進(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)程先綁定一個端口號，然后在fork一個子進(jìn)程，這樣的話就可以是實現(xiàn)多個進(jìn)程綁定一個端口號，但是兩個不同的進(jìn)程綁定同一個端口號是不可以的。

三、SO_REUSEADDR有什么用處和怎么使用?

當(dāng)兩個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特性還是有問題的。

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)有一個有相同本地地址和端口的socket1處于TIME_WAIT狀態(tài)時【4次握手】，而你啟動的程序的socket2要占用該地址和端口，你的程序就要用到該選項。

一般來說，一個端口釋放后會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。TCP，先調(diào)用close()的一方會進(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上啟動同一服務(wù)器的多個實例(多個進(jìn)程)。但每個實例綁定的IP地址是不能相同的。在有多塊網(wǎng)卡或用IP Alias技術(shù)的機器可以測試這種情況。

SO_REUSEADDR允許單個進(jìn)程綁定相同的端口到多個socket上，但每個socket綁定的ip地址不同。這和2很相似，區(qū)別請看UNPv1。

SO_REUSEADDR允許啟動一個監(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)器時出現(xiàn)，若不設(shè)置此選項，則bind時將出錯。

SO_REUSEADDR允許在同一端口上啟動同一服務(wù)器的多個實例，只要每個實例捆綁一個不同的本地IP地址即可。對于TCP，我們根本不可能啟動捆綁相同IP地址和相同端口號的多個服務(wù)器。

SO_REUSEADDR允許單個進(jìn)程捆綁同一端口到多個套接口上，只要每個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IP地址和端口綁定到某個套接口上時，還允許此IP地址和端口捆綁到另一個套接口上。一般來說，這個特性僅在支持多播的系統(tǒng)上才有，而且只對UDP套接口而言(TCP不支持多播)。

SO_REUSEPORT選項有如下語義：此選項允許完全重復(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才行。

如果被捆綁的IP地址是一個多播地址，則SO_REUSEADDR和SO_REUSEPORT等效。

使用這兩個套接口選項的建議：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;當(dāng)編寫一個同一時刻在同一主機上可運行多次的多播應(yīng)用程序時，設(shè)置SO_REUSEADDR選項，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, 
   (const void *)&nOptval , sizeof(int)) < 0)  
   ... 

附

Q:編寫 TCP/SOCK_STREAM 服務(wù)程序時，SO_REUSEADDR到底什么意思?

A:這個套接字選項通知內(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)，重用端口時依舊得到一個錯誤信息，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SO_REUSEADDR 選項非常有用。必須意識到，此時任何非期望數(shù)據(jù)到達(dá)，都可能導(dǎo)致服務(wù)程序反應(yīng)混亂，不過這只是一種可能，事實上很不可能。

一個套接字由相關(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。

舉例

例子1:測試上面第一種情況。

#include <netinet/in.h>  
#include <sys/socket.h>  
#include <time.h>  
#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
#define MAXLINE 100  
 
int main(int argc, char** argv)  
{  
   int listenfd,connfd;  
   struct sockaddr_in servaddr;  
   char buff[MAXLINE+1];  
   time_t ticks;  
   unsigned short port;  
   int flag=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,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr)) == -1)  
   {  
      perror("bind");  
      exit(1);  
   }  
   else  
      printf("bind call OK!\n");  
       
   if( listen(listenfd,5) == -1)  
   {  
      perror("listen");  
      exit(1);  
   }  
 
   for(;;)  
   {  
      if( (connfd=accept(listenfd,(struct sockaddr*)NULL,NULL)) == -1) 
      {  
          perror("accept");  
          exit(1);  
      }  
      if( fork() == 0)/*child process*/  
      {  
        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\r\n",ctime(&ticks));  
         
        write(connfd,buff,strlen(buff));  
        close(connfd);  
         
        sleep(1);  
         
        execlp("run",NULL);  
        perror("execlp");  
        exit(1);  
     }  
     close(connfd);  
     exit(0);/* end parent*/  
  }  
}  

gcc 123.c -o run 
sudo cp run /sbin 
sudo chmod 777 /sbin/run 

測試：編譯為run程序，放到一個自己PATH環(huán)境變量里的某個路徑里，例如$HOME/bin，運行run，然后telnet localhost 10013看結(jié)果。

第一步 運行程序，此時程序阻塞在accept()這個位置。

第二步 重新打開一個終端，執(zhí)行以下命令。

第三步：可以看到次異步運行的程序退出，并打印了bind call OK! 說明子進(jìn)程被執(zhí)行，并且成功綁定了端口10013，驗證了第一種情況。

第二種情況我沒有環(huán)境測，所以就不給測試程序了，大家有條件的可以自己寫一個來測試一下。

測試第三種情況的程序 讀取本地ip地址

ifconfig

可以得到本地地址為：

eth0 ： 192.168.43.171 
lo      : 127.0.0.1 

測試代碼

#include <netinet/in.h>  
#include <sys/socket.h>  
#include <time.h>  
#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
#define MAXLINE 100  
 
int main(int argc, char** argv)  
{  
   int fd1,fd2;  
   struct sockaddr_in servaddr1,servaddr2;  
   char buff[MAXLINE+1];  
   time_t ticks;  
   unsigned short port;  
   int flag=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() call error:127.0.0.1\n");  
  exit(1);  
 }  
 
 if( inet_pton(AF_INET, "192.168.43.171", &servaddr2.sin_addr) <= 0)  
 {  
  printf("inet_pton() call error:128.160.1.230\n");  
  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,(struct sockaddr*)&servaddr1,sizeof(servaddr1)) == -1) 
 {  
  perror("bind fd1");  
  exit(1);  
 }  
 
 if( bind(fd2,(struct sockaddr*)&servaddr2,sizeof(servaddr2)) == -1) 
 {  
  perror("bind fd2");  
  exit(1);  
 }  
 
 printf("bind fd1 and fd2 OK!\n");  
  
 /*put other process here*/  
 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的使用沒多大關(guān)系，所以就不寫測試?yán)恿恕Ｗ约河信d趣的可以寫。

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