socket常見選項之SO_REUSEADDR,SO_REUSEPORT

目錄

• SO_REUSEADDR
  • time-wait
• SO_REUSEPORT

SO_REUSEADDR

通常來講，一個端口釋放後會等待兩分鐘以後才能再被使用，SO_REUSEADDR是讓端口釋放後當即就能夠被再次使用

SO_REUSEADDR用於對TCP套接字處於TIME_WAIT狀態下的socket，才能夠重複綁定使用
server程序老是應該在調用bind()以前設置SO_REUSEADDR套接字選項
TCP，先調用close()的一方會進入TIME_WAIT狀態

SO_REUSEADDR提供以下四個功能：

• 容許啓動一個監聽服務器並捆綁其衆所周知端口，即便之前創建的將此端口用作他們的本地端口的鏈接仍存在。這一般是重啓監聽服務器時出現，若不設置此選項，則bind時將出錯
• 容許在同一端口上啓動同一服務器的多個實例，只要每一個實例捆綁一個不一樣的本地IP地址便可。對於TCP，咱們根本不可能啓動捆綁相同IP地址和相同端口號的多個服務器。
• 容許單個進程捆綁同一端口到多個套接口上，只要每一個捆綁指定不一樣的本地IP地址便可。這通常不用於TCP服務器。
• SO_REUSEADDR容許徹底重複的捆綁：
  當一個IP地址和端口綁定到某個套接口上時，還容許此IP地址和端口捆綁到另外一個套接口上。通常來講，這個特性僅在支持多播的系統上纔有，並且只對UDP套接口而言（TCP不支持多播）。

SO_REUSEPORT選項有以下語義：

此選項容許徹底重複捆綁，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。

若是被捆綁的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：

• 在全部TCP服務器中，在調用bind以前設置SO_REUSEADDR套接口選項；
• 當編寫一個同一時刻在同一主機上可運行屢次的多播應用程序時，設置SO_REUSEADDR選項，並將本組的多播地址做爲本地IP地址捆綁

time-wait

TIME_WAIT狀態有兩個存在的理由：

• (1)可靠地實現TCP全雙工鏈接的終止
• (2)容許老的重複分節在網絡中消逝
  

如圖所示,在主機A的4次揮手過程當中，若是最後的數據丟失，則主機B會認爲A未能收到本身發送的FIN消息，所以重傳。這時，收到FIN消息的主機A將重啓time-wait計時器。所以，若是網絡狀態不佳，time-wait狀態將持續

(1)若是服務器最後發送的ACK由於某種緣由丟失了，那麼客戶必定會從新發送FIN，這樣由於有TIME_WAIT的存在，服務器會從新發送ACK給客戶，若是沒有TIME_WAIT，那麼不管客戶有沒有收到ACK，服務器都已經關掉鏈接了，此時客戶從新發送FIN，服務器將不會發送ACK，而是RST，從而使客戶端報錯。也就是說，TIME_WAIT有助於可靠地實現TCP全雙工鏈接的終止。

(2)若是沒有TIME_WAIT，咱們能夠在最後一個ACK還未到達客戶的時候，就創建一個新的鏈接。那麼此時，若是客戶收到了這個ACK的話，就亂套了，必須保證這個ACK徹底死掉以後，才能創建新的鏈接。也就是說，TIME_WAIT容許老的重複分節在網絡中消逝。

　　回到咱們的問題，因爲我並非正常地通過四次斷開的方式中斷鏈接，因此並不會存在最後一個ACK的問題。因此，這樣是安全的。不過，最終的服務器版本，仍是不要設置爲端口可複用的

<?php
$address = '0.0.0.0';
$port = $argv[1] ?? 8071;
$listen = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
if (false === $listen) errhandle(__LINE__);
//ctrl+c重啓時 能立馬重啓,要在bind,listen以前
if (true !== socket_set_option($listen, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)) errhandle(__LINE__);;

if (true !== socket_bind($listen, '0.0.0.0', $port)) errhandle(__LINE__);;
if (true !== socket_listen($listen, 5)) errhandle(__LINE__);;  //待鏈接隊列長度
//socket_set_nonblock($listen);

echo "Server linsten on:{$address}:$port" . PHP_EOL;

while (true) {
    //鏈接socket，處理鏈接的接入
    $sock_client = socket_accept($listen);
    if (false === $sock_client) {
        errhandle(__LINE__,false);
        continue;
    }
    processClientConn($sock_client);
}

//處理已經連入的鏈接
function processClientConn($sock_client)
{
    if (socket_getpeername($sock_client, $clinet_addr, $client_port)) {
        echo "New client " . intval($sock_client) . " come from  {$clinet_addr}:$client_port" . PHP_EOL;
        sayWelcome($sock_client);
    }
    while (true) {
        //接收到很多於len
        $len = socket_recv($sock_client, $buf, 2048, 0);
        if ($len === false) {
            echo "no data" . PHP_EOL;
            continue;
        } elseif ($len === 0) {
            errhandle(__LINE__,false);
            socket_shutdown($sock_client);
            break;
        } else {
            echo "recv:{" . $buf . "}len=" . $len . PHP_EOL;
            if ($buf == 'quit') {
                socket_shutdown($sock_client);
                break;
            }
        }
    }
}

function errhandle($line_num,$exit=true)
{
    echo $line_num.":".socket_last_error() . ":" . socket_strerror(socket_last_error()) . PHP_EOL;
    if($exit){
        exit();
    }

}
function sayWelcome($client)
{
    $buf = date("H:i:s") . " welcome to server! you id:" . intval($client) . PHP_EOL;
    socket_write($client, $buf, strlen($buf));
}

SO_REUSEPORT

目前常見的網絡編程模型就是多進程或多線程，根據accpet的位置，分爲以下場景
2種場景

• (1)單進程或線程建立socket，並進行listen和accept，接收到鏈接後建立進程和線程處理鏈接
• (2)單進程或線程建立socket，並進行listen，預先建立好多個工做進程或線程accept()在同一個服務器套接字

這兩種模型解充分發揮了多核CPU的優點,雖然能夠作到線程和CPU核綁定，但都會存在：

• 單一listener工做進程或線程在高速的鏈接接入處理時會成爲瓶頸
• 多個線程之間競爭獲取服務套接字
• 緩存行跳躍
• 很難作到CPU之間的負載均衡
• 隨着核數的擴展，性能並無隨着提高

SO_REUSEPORT解決了什麼問題

SO_REUSEPORT支持多個進程或者線程綁定到同一端口，提升服務器程序的性能，解決的問題：

• 容許多個套接字 bind()/listen() 同一個TCP/UDP端口
• 每個線程擁有本身的服務器套接字
• 在服務器套接字上沒有了鎖的競爭
• 內核層面實現負載均衡
• 安全層面，監聽同一個端口的套接字只能位於同一個用戶下面

其核心的實現主要有三點：

• 擴展 socket option，增長 SO_REUSEPORT 選項，用來設置 reuseport
• 修改 bind 系統調用實現，以便支持能夠綁定到相同的 IP 和端口
• 修改處理新建鏈接的實現，查找 listener 的時候，可以支持在監聽相同 IP 和端口的多個 sock 之間均衡選擇。
  有了SO_RESUEPORT後，每一個進程能夠本身建立socket、bind、listen、accept相同的地址和端口，各自是獨立平等的
  讓多進程監聽同一個端口，各個進程中accept socket fd不同，有新鏈接創建時，內核只會喚醒一個進程來accept，而且保證喚醒的均衡性。

http://www.javashuo.com/article/p-rnpyfyiz-hm.html

http://www.blogjava.net/yongboy/archive/2015/02/12/422893.html

沒用reuseport的
socket_fork_no_reuseport.php

用了的
socket_fork_reuseport.php