《UNIX網絡編程》筆記 - 套接字選項/UDP套接字

套接字選項

繼承自監聽套接字的選項

• SO_DEBUG
• SO_NOROUTE
• SO_KEEPALIVE
• SO_LINGER
• SO_OOBINLINE
• SO_RCVBUF
• SO_RCVLOWWAT
• SO_SNDBUF
• SO_SNDLOWAT
• TCP_MAXSEG
• TCP_NODELAY

這幾個屬性是從監聽套接字繼承的，要想設置已鏈接套接字的這些屬性，須要在監聽套接字上設置。

SO_KEEPALIVE

若是設置了這個選項，當2小時內套接字的任一方向都沒有數據交換時，TCP會自動發送一個探活數據包（keep-alive probe），接下來會有幾種可能：

1. 對端正常響應，這時不會通知應用程序。接下來2小時內若是仍沒有數據，發送另外一個探活數據包。
2. 對端響應RST，表示對端已經崩潰並從新啓動，這時將SO_ERROR設置爲ECONNRESET，關閉套接字。
3. 對端沒有任何響應，這時會繼續發送探活數據包試圖得到響應（不一樣系統的重試次數和間隔不一樣），若是仍沒有任何響應則放棄。這時會將SO_ERROR設置爲ETIMEOUT，關閉套接字。
4. 套接字收到一個ICMP錯誤（好比host unreachable），這時會將SO_ERROR設置爲對應的錯誤，而後關閉套接字。

SO_LINGER

這個選項表示如何關閉面向鏈接的協議，默認是調用close時當即返回，但若是發送緩衝區有殘留的數據，會嘗試將其發送給對端。

設置時經過如下結構體來控制參數：

struct linger {
	int     l_onoff;                /* option on/off */
	int     l_linger;               /* linger time, 單位爲秒*/
};
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1. 當l_onoff爲0時表示選項關閉，l_linger的值被忽略，調用close時會馬上返回
2. 當l_onoff爲非0而l_linger爲0時，調用close關閉某個鏈接時TCP會停止該鏈接，即丟棄發送緩衝區的全部數據並向對端發送一個RST，而不是進行正常的四次揮手。這樣可以避免TCP的TIME_WAIT狀態，可是也可能出現2MSL內建立出該鏈接的化身的狀況，致使來自剛纔被終止的鏈接上的舊的數據被髮送到新的化身上。
3. 當l_onoff爲非0並且l_linger也爲非0時，關閉套接字時內核將會拖延一段時間。若是此時發送緩衝區中有數據，進程將會進入睡眠，直到：(a) 全部數據都已發送並被對端確認；(b) 拖延時間到。若是套接字被設置爲非阻塞型，close會當即返回，即便拖延時間爲非0的狀況也是。在使用SO_LINGER選項時，應該檢查close的返回值，若是在數據發送完並被確認前拖延時間到的話，close會返回EWOULDBLOCK，且發送緩衝區的數據都會被丟棄。

SO_REUSEADDR

1. SO_REUSEADDR容許一個監聽套接字綁定到其衆所周知端口，即便之前創建的將該端口做爲本地端口的鏈接仍存在。好比監聽的進程中途關閉了但其創建的子進程和鏈接仍存在，這時監聽進程重啓時嘗試從新綁定端口時須要指定了SO_REUSEADDR才行，不然會綁定失敗。
2. 容許在同一個端口上啓動同一服務器的多個實例，只要每一個實例綁定不一樣的本地地址便可

TCP_MAXSEG

獲取或設置TCP最大分節大小（MSS），表示TCP可以發送的最大數據量，一般由對端的SYN分節指定，除非咱們選擇一個更小的值。若是在鏈接創建以前查詢，返回的是默認值。

TCP_NODELAY

開啓該選項將禁用Nagle算法，默認狀況其是啓用的。nagle算法能夠減小大量小的數據包在網絡中傳輸的狀況。

TCP_CORK

linux2.4以後的版本才支持選項，開啓該選項將啓用cork算法，默認是禁用的。cork選項能夠禁止小的數據包在網絡中傳輸。

fcntl(file control)

fcntl顧名思義，能夠對描述符進行各類控制操做，主要經過cmd和arg兩個參數來控制。

int fcntl(int fd, int cmd, .../* args */) 複製代碼

可選的cmd有：

• F_SETFL 設置flag
• F_GETFL 獲取flag
• F_SETOWN 設置套接字屬主
• F_GETOWN 獲取套接字屬主

使用方式：

int flags;
//先獲取當前flags
if ((flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0)) < 0) {
    //error
}
//增長O_NONBLOCK選項
flags |= O_NONBLOCK;
//設置flags
if ((flags = fcntl(fd, F_SETFL, flag)) < 0) {
    //error
}
//設置flags
if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0) {
    //error
}
//關閉O_NONBLOCK選項
flags &= ~O_NONBLOCK
//設置flags
if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0) {
    //error
}
複製代碼

在使用fcntl時，必須先獲取當前的標誌，而後與新的標誌或以後再設置標誌，不然會清除描述符的其餘標誌。

UDP套接字

sendto和recvfrom

ssize_t sendto(int fd, const void *buff, size_t nbytes,
    int flags, const struct sockaddr *to, socklen_t *addrlen);
ssize_t recvfrom(int fd, void *buff, size_t nbytes,
    int flags, struct sockaddr *from, socklen_t *addrlen);
複製代碼

函數返回發送或者接收的字節數，最後兩個參數指定了對端地址。若是recvfrom的後兩個參數是空指針，則表示不關心數據發送者的協議地址。

異步錯誤

在一個UDP套接字上調用sendto時，若是對端不可用，對端會返回一個ICMP消息（好比"port unreachable")，但這個錯誤不會返回給應用程序，sendto仍可以正常返回。

咱們稱這裏的這個ICMP錯誤爲異步錯誤，這個錯誤由sendto觸發，可是sendto自己卻成功返回；緣由是sendto的成功僅表示在網絡接口輸出隊列中具有足夠的空間存放sendto造成的IP數據報，而真正的錯誤在隨後實際發出數據包的時候才發生，因此咱們稱這個錯誤是異步的。

對於異步錯誤，處理的基本規則是：對於一個UDP套接字，由它引起的異步錯誤不會返回給它，除非它已鏈接。這裏的已鏈接指的是成功調用了connect函數。爲何這麼規定呢？由於一個UDP套接字可能會往多個對端發送和讀取數據，而sendto和recvfrom只能返回單純的errno，不能返回對端的ip和端口號信息。因此咱們決定：只有在UDP已經只綁定到一個對端時，這些異步錯誤才返回給進程。

connect

除非udp套接字事先成功調用了connect，不然sendto和recvfrom發生的異常不會返回給應用程序。

對一個UDP套接字調用connect函數並不會像TCP套接字那樣進行三次握手，而是先檢查傳入的地址是否合法（是否可達等）而後保存ip和port到傳入的套接字地址結構體中，接着直接返回。

一旦一個UDP套接字已鏈接，會發生三個變化：

1. sendto時不能再指定最後兩個參數（目標地址和地址長度），必須設置爲空指針；或者改用write或者send
2. recvfrom時不能再指定最後兩個參數（目標地址和地址長度），必須設置爲空指針；或者改用read/recv/recvmsg
3. 由已鏈接UDP套接字引起的異步錯誤會返回給進程。

屢次調用connect

和TCP套接字不一樣，UDP套接字能夠屢次調用connect函數，經過這樣作能夠達到兩個目的：

1. 爲套接字指定新的對端ip和port
2. 斷開套接字（將套接字地址結構體的地址族設置爲AF_UNSPEC便可）

connect與性能

對於未鏈接的UDP套接字，每次調用sendto函數時都會隱式地進行套接字鏈接和斷開鏈接；因此若是肯定UDP套接字要發送的對端只有一個時，能夠經過顯式鏈接來提升效率。