《UNIX网络编程》笔记 - 套接字选项/UDP套接字

• 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，要想设置已连接套接字的这些属性，需要在监听套接字上设置。

SO_KEEPALIVE

如果设置了这个选项，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小时内如果仍没有数据，发送另一个探活数据包。
2. 对端响应RST，表示对端已经崩溃并重新启动，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获得响应（不同系统的重试次数和间隔不同），如果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（比如host unreachable），这时会将SO_ERROR设置为对应的错误，然后关闭套接字。

SO_LINGER

这个选项表示如何关闭面向连接的协议，默认是调用 close 时立即返回，但如果发送缓冲区有残留的数据，会尝试将其发送给对端。

设置时通过以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*/
};
复制代码

1. 当 l_onoff 为0时表示选项关闭， l_linger 的值被忽略，调用 close 时会立刻返回
2. 当 l_onoff 为非0而 l_linger 为0时，调用 close 关闭某个连接时TCP会中止该连接，即丢弃发送缓冲区的所有数据并向对端发送一个RST，而不是进行正常的四次挥手。这样能够避免TCP的TIME_WAIT状态，但是也可能出现2MSL内创建出该连接的化身的情况，导致来自刚才被终止的连接上的旧的数据被发送到新的化身上。
3. 当 l_onoff 为非0而且 l_linger 也为非0时，关闭套接字时内核将会拖延一段时间。如果此时发送缓冲区中有数据，进程将会进入睡眠，直到：(a) 所有数据都已发送并被对端确认；(b) 拖延时间到。如果套接字被设置为非阻塞型， close 会立即返回，即使拖延时间为非0的情况也是。在使用SO_LINGER选项时，应该检查 close 的返回值，如果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 允许一个监听套接字绑定到其众所周知端口，即使以前建立的将该端口作为本地端口的连接仍存在。比如监听的进程中途关闭了但其建立的子进程和连接仍存在，这时监听进程重启时尝试重新绑定端口时需要指定了 SO_REUSEADDR 才行，否则会绑定失败。
2. 允许在同一个端口上启动同一服务器的多个实例，只要每个实例绑定不同的本地地址即可

TCP_MAXSEG

获取或设置TCP最大分节大小（MSS），表示TCP能够发送的最大数据量，通常由对端的SYN分节指定，除非我们选择一个更小的值。如果在连接建立之前查询，返回的是默认值。

TCP_NODELAY

开启该选项将禁用Nagle算法，默认情况其是启用的。nagle算法可以减少大量小的数据包在网络中传输的情况。

TCP_CORK

linux2.4之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选项可以禁止小的数据包在网络中传输。

fcntl(file control)

fcntl顾名思义，可以对描述符进行各种控制操作，主要通过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
F_GETFL
F_SETOWN
F_GETOWN

使用方式：

int flags;
//先获取当前flags
if ((flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0)) < 0) {
    //error
}
//增加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，然后与新的标志或之后再设置标志，否则会清除描述符的其他标志。

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。如果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，如果对端不可用，对端会返回一个ICMP消息（比如"port unreachable")，但这个错误不会返回给应用程序， sendto 仍能够正常返回。

我们称这里的这个ICMP错误为异步错误，这个错误由 sendto 触发，但是 sendto 本身却成功返回；原因是 sendto 的成功仅表示在网络接口输出队列中具备足够的空间存放 sendto 形成的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，所以我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，由它引发的异步错误不会返回给它，除非它已连接。这里的已连接指的是成功调用了 connect 函数。为什么这么规定呢？因为一个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。所以我们决定：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 ，否则 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）然后保存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套接字已连接，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. 由已连接UDP套接字引发的异步错误会返回给进程。

多次调用connect

和TCP套接字不同，UDP套接字可以多次调用 connect 函数，通过这样做可以达到两个目的：

AF_UNSPEC

connect与性能

对于未连接的UDP套接字，每次调用 sendto 函数时都会隐式地进行套接字连接和断开连接；所以如果确定UDP套接字要发送的对端只有一个时，可以通过显式连接来提高效率。