UNIX网络编程读书笔记：套接口选项

概述

有很多方法来获取和设置影响套接口的选项：

• getsockopt和setsockopt函数
• fcntl函数
• ioctl函数

getsockopt和setsockopt函数

这两个函数仅用于套接口。

#include <sys/socket.h>
int getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t *optlen);
返回值：0——成功，-1——出错

其中，

sockfd必须指向一个打开的套接口描述字；

level（级别）指定系统中解释选项的代码：或为通用套接口代码，或为某个特定于协议的代码（例如IPv4、IPv6、TCP或SCTP）。

optval是一个指向变量（*optval）的指针，setsockopt从*optval中取得选项待设置的新值，getsockopt则把已获取的选项当前值存放到*optval中。

optlen指定*optval的大小，它对于setsockopt是一个值参数，对于getsockopt是一个值-结果参数。

套接口选项粗分为两大基本类型:

（1）标志选项：开启或禁止某个特性的二元选项。

（2）值选项：取得并返回我们可以设置或检查的特定值的选项。

*optval的值为0表示禁止选项，不为0表示开启选项。

fcntl函数

fcntl函数提供了与网络编程相关的如下特性：

1. 非阻塞I/O。通过使用F_SETFL命令设置O_NONBLOCK文件状态标志，我们可以把一个套接口设置为非阻塞型。
2. 信号驱动I/O。通过使用F_SETFL命令设置O_ASYNC文件状态标志，我们可以把一个套接口设置成一旦其状态发生变化，内核就产生一个SIGIO信号。
3. F_SETOWN命令允许我们指定用于接收SIGIO和SIGURG信号的套接口属主（进程ID或进程组ID）。其中SIGIO信号是套接口被设置为信号驱动I/O型后产生的，SIGURG信号是在新的带外数据到达套接口时产生的。F_GETOWN命令返回套接口的当前属主。

#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* int arg */);
返回值：依赖于cmd参数——成功，-1——出错

每种描述字（包括套接口描述字）都有一组由F_GETFL命令获取或由F_SETFL命令设置的文件标志。其中影响套接口描述字的两个标志是:

O_NONBLOCK   非阻塞I/O

O_ASYNC         信号驱动I/O

注意

设置某个文件状态标志的唯一正确的方法是：先取得当前标志，与新标志逻辑或后再设置标志。例如，使用fcntl开启非阻塞I/O的典型代码是:

int flags;

if( (flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0)) < 0)
    err_sys("F_GETFL error");
flags |= O_NONBLOCK;
if(fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0)
    err_sys("F_SETFL error");

信号SIGIO和SIGURG的独特之处

信号SIGIO和SIGURG与其他信号的不同之处在于，这两个信号仅在已使用F_SETOWN命令给相关套接口指派了属主后才会产生。

F_SETOWN命令的整数类型arg参数既可以是一个正整数，指出接收信号的进程ID，也可以是一个负整数，其绝对值指出接收信号的进程组ID。

F_GETOWN命令把套接口属主作为fcntl函数的返回值返回，它既可以是进程ID（一个正的返回值），也可以是进程组ID（一个除-1以外的负值）。

指定接收信号的套接口属主为一个进程或一个进程组的差别在于：前者仅导致单个进程接收信号，而后者则导致整个进程组中的所有进程（也许不止一个进程）接收信号。

使用socket函数新创建的套接口并没有属主。然而如果一个新的套接口是从一个监听套接口创建来的，那么套接口属主将由已连接套接口从监听套接口继承而来。

最常用的套接口选项

SO_KEEPALIVE

给一个TCP套接口设置保持存活（keep-alive）选项后，如果2小时内在该套接口的任一方向上都没有数据交换，TCP就自动给对端发送一个保持存活探测分节（keep-alive probe）。这是一个对端必须响应的分节。

本选项的目的是检测对端主机是否崩溃或变得不可达。

本选项一般由服务器使用，不过客户也可以使用。

服务器使用本选项是因为它们花大部分时间阻塞在等待穿越TCP连接的输入上，也就是说在等待客户的请求。然而如果客户主机连接掉线、电源掉电或系统崩溃，服务器进程将永远不会知道，并将继续等待永远不会到达的输入。我们称这种情况为半开连接（half-open connection）。保持存活选项将检测出这些半开连接并终止它们。

SO_RCVBUF、SO_SNDBUF

每个TCP套接口和SCTP套接口都有一个发送缓冲区和一个接收缓冲区，每个UDP套接口都有一个接收缓冲区。SO_SNDBUF和SO_RCVBUF套接口选项允许我们改变这些缓冲区的大小。对于客户，SO_RCVBUF选项必须在调用connect之前设置；对于服务器，SO_RCVBUF选项必须在调用listen之前给监听套接口设置。

SO_REUSEADDR

SO_REUSEADDR套接口选项为以下四个不同的目的提供服务：

（1）SO_REUSEADDR允许启动一个监听服务器并捆绑其众所周知端口，即使以前建立的将该端口用作它们的本地端口的连接仍存在。

（2）SO_REUSEADDR允许在同一端口上启动对同一服务器的多个实例，只要每个实例捆绑一个不同的本地IP地址即可。

（3）SO_REUSEADDR允许单个进程捆绑同一端口到多个套接字上，只要每次捆绑指定不同的本地IP地址即可。

（4）SO_REUSEADDR允许完全重复的绑定：当一个IP地址和端口已绑定到某个套接口上时，如果传输协议支持，同样的IP地址和端口可以捆绑到另一个套接口上。一般来说，本特性只支持UDP套接口。

所有TCP服务器都应指定SO_REUSEADDR选项。