《UNIX网络编程》笔记 - 套接字选项/UDP套接字

套接字选项

继承自监听套接字的选项

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

这几个属性是从监听套接字继承的，要想设置已链接套接字的这些属性，须要在监听套接字上设置。

SO_KEEPALIVE

若是设置了这个选项，当2小时内套接字的任一方向都没有数据交换时，TCP会自动发送一个探活数据包（keep-alive probe），接下来会有几种可能：

1. 对端正常响应，这时不会通知应用程序。接下来2小时内若是仍没有数据，发送另外一个探活数据包。
2. 对端响应RST，表示对端已经崩溃并从新启动，这时将SO_ERROR设置为ECONNRESET，关闭套接字。
3. 对端没有任何响应，这时会继续发送探活数据包试图得到响应（不一样系统的重试次数和间隔不一样），若是仍没有任何响应则放弃。这时会将SO_ERROR设置为ETIMEOUT，关闭套接字。
4. 套接字收到一个ICMP错误（好比host unreachable），这时会将SO_ERROR设置为对应的错误，而后关闭套接字。

SO_LINGER

这个选项表示如何关闭面向链接的协议，默认是调用close时当即返回，但若是发送缓冲区有残留的数据，会尝试将其发送给对端。

设置时经过如下结构体来控制参数：

struct linger {
	int     l_onoff;                /* option on/off */
	int     l_linger;               /* linger time, 单位为秒*/
};
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1. 当l_onoff为0时表示选项关闭，l_linger的值被忽略，调用close时会马上返回
2. 当l_onoff为非0而l_linger为0时，调用close关闭某个链接时TCP会停止该链接，即丢弃发送缓冲区的全部数据并向对端发送一个RST，而不是进行正常的四次挥手。这样可以避免TCP的TIME_WAIT状态，可是也可能出现2MSL内建立出该链接的化身的状况，致使来自刚才被终止的链接上的旧的数据被发送到新的化身上。
3. 当l_onoff为非0并且l_linger也为非0时，关闭套接字时内核将会拖延一段时间。若是此时发送缓冲区中有数据，进程将会进入睡眠，直到：(a) 全部数据都已发送并被对端确认；(b) 拖延时间到。若是套接字被设置为非阻塞型，close会当即返回，即便拖延时间为非0的状况也是。在使用SO_LINGER选项时，应该检查close的返回值，若是在数据发送完并被确认前拖延时间到的话，close会返回EWOULDBLOCK，且发送缓冲区的数据都会被丢弃。

SO_REUSEADDR

1. SO_REUSEADDR容许一个监听套接字绑定到其众所周知端口，即便之前创建的将该端口做为本地端口的链接仍存在。好比监听的进程中途关闭了但其创建的子进程和链接仍存在，这时监听进程重启时尝试从新绑定端口时须要指定了SO_REUSEADDR才行，不然会绑定失败。
2. 容许在同一个端口上启动同一服务器的多个实例，只要每一个实例绑定不一样的本地地址便可

TCP_MAXSEG

获取或设置TCP最大分节大小（MSS），表示TCP可以发送的最大数据量，一般由对端的SYN分节指定，除非咱们选择一个更小的值。若是在链接创建以前查询，返回的是默认值。

TCP_NODELAY

开启该选项将禁用Nagle算法，默认状况其是启用的。nagle算法能够减小大量小的数据包在网络中传输的状况。

TCP_CORK

linux2.4以后的版本才支持选项，开启该选项将启用cork算法，默认是禁用的。cork选项能够禁止小的数据包在网络中传输。

fcntl(file control)

fcntl顾名思义，能够对描述符进行各类控制操做，主要经过cmd和arg两个参数来控制。

int fcntl(int fd, int cmd, .../* args */) 复制代码

可选的cmd有：

• F_SETFL 设置flag
• F_GETFL 获取flag
• F_SETOWN 设置套接字属主
• F_GETOWN 获取套接字属主

使用方式：

int flags;
//先获取当前flags
if ((flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0)) < 0) {
    //error
}
//增长O_NONBLOCK选项
flags |= O_NONBLOCK;
//设置flags
if ((flags = fcntl(fd, F_SETFL, flag)) < 0) {
    //error
}
//设置flags
if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0) {
    //error
}
//关闭O_NONBLOCK选项
flags &= ~O_NONBLOCK
//设置flags
if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0) {
    //error
}
复制代码

在使用fcntl时，必须先获取当前的标志，而后与新的标志或以后再设置标志，不然会清除描述符的其余标志。

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);
复制代码

函数返回发送或者接收的字节数，最后两个参数指定了对端地址。若是recvfrom的后两个参数是空指针，则表示不关心数据发送者的协议地址。

异步错误

在一个UDP套接字上调用sendto时，若是对端不可用，对端会返回一个ICMP消息（好比"port unreachable")，但这个错误不会返回给应用程序，sendto仍可以正常返回。

咱们称这里的这个ICMP错误为异步错误，这个错误由sendto触发，可是sendto自己却成功返回；缘由是sendto的成功仅表示在网络接口输出队列中具有足够的空间存放sendto造成的IP数据报，而真正的错误在随后实际发出数据包的时候才发生，因此咱们称这个错误是异步的。

对于异步错误，处理的基本规则是：对于一个UDP套接字，由它引起的异步错误不会返回给它，除非它已链接。这里的已链接指的是成功调用了connect函数。为何这么规定呢？由于一个UDP套接字可能会往多个对端发送和读取数据，而sendto和recvfrom只能返回单纯的errno，不能返回对端的ip和端口号信息。因此咱们决定：只有在UDP已经只绑定到一个对端时，这些异步错误才返回给进程。

connect

除非udp套接字事先成功调用了connect，不然sendto和recvfrom发生的异常不会返回给应用程序。

对一个UDP套接字调用connect函数并不会像TCP套接字那样进行三次握手，而是先检查传入的地址是否合法（是否可达等）而后保存ip和port到传入的套接字地址结构体中，接着直接返回。

一旦一个UDP套接字已链接，会发生三个变化：

1. sendto时不能再指定最后两个参数（目标地址和地址长度），必须设置为空指针；或者改用write或者send
2. recvfrom时不能再指定最后两个参数（目标地址和地址长度），必须设置为空指针；或者改用read/recv/recvmsg
3. 由已链接UDP套接字引起的异步错误会返回给进程。

屡次调用connect

和TCP套接字不一样，UDP套接字能够屡次调用connect函数，经过这样作能够达到两个目的：

1. 为套接字指定新的对端ip和port
2. 断开套接字（将套接字地址结构体的地址族设置为AF_UNSPEC便可）

connect与性能

对于未链接的UDP套接字，每次调用sendto函数时都会隐式地进行套接字链接和断开链接；因此若是肯定UDP套接字要发送的对端只有一个时，能够经过显式链接来提升效率。