套接字的多种可选项（Linux + GCC）

套接字的多种可选项

            我们之前写好的程序都是创建好套接字后（未经特别操作）直接使用的，此时通过默认的套接字特性进行通信。之前的示例较为简单，无需特别操作套接字特性，但有时的确需要更改。这里列出一部分套接字。

levelOptnamegetset说明标志数据类型






SOL_SOCKETSO_BROADCASTyy允许发送广播数据报yint
SO_DEBUGyy使能调试跟踪yint
SO_DONTROUTEyy旁路路由表查询yint
SO_ERRORy
获取待处理错误并消除
int
SO_KEEPALIVEyy周期性测试连接是否存活yint
SO_LINGERyy若有数据待发送则延迟关闭
linger{}
SO_OOBINLINEyy让接收到的带外数据继续在线存放yint
SO_RCVBUFyy接收缓冲区大小
int
SO_SNDBUFyy发送缓冲区大小
int
SO_RCVLOWATyy接收缓冲区低潮限度
int
SO_SNDLOWATyy发送缓冲区低潮限度
int
SO_RCVTIMEOyy接收超时
timeval{}
SO_SNDTIMEOyy发送超时
timeval{}
SO_REUSEADDRyy允许重用本地地址yint
SO_REUSEPORTyy允许重用本地地址yint
SO_TYPEy
取得套接口类型
int
SO_USELOOPBACKyy路由套接口取得所发送数据的拷贝yint






IPPROTO_IPIP_HDRINCLyyIP头部包括数据yint
IP_OPTIONSyyIP头部选项
见后面说明
IP_RECVDSTADDRyy返回目的IP地址yint
IP_RECVIFyy返回接收到的接口索引yint
IP_TOSyy服务类型和优先权
int
IP_TTLyy存活时间
int
IP_MULTICAST_IFyy指定外出接口
in_addr{}
IP_MULTICAST_TTLyy指定外出TTL
u_char
IP_MULTICAST_LOOPyy指定是否回馈
u_char
IP_ADD_MEMBERSHIP
y加入多播组
ip_mreq{}
IP_DROP_MEMBERSHIP
y离开多播组
ip_mreq{}






IPPROTO_ICMPV6ICMP6_FILTERyy指定传递的ICMPv6消息类型
icmp6_filter{}






IPPROTO_IPV6IPV6_ADDRFORMyy改变套接口的地址结构
int
IPV6_CHECKSUMyy原始套接口的校验和字段偏移
int
IPV6_DSTOPTSyy接收目标选项yint
IPV6_HOPLIMITyy接收单播跳限yint
IPV6_HOPOPTSyy接收步跳选项yint
IPV6_NEXTHOPyy指定下一跳地址ysockaddr{}
IPV6_PKTINFOyy接收分组信息yint
IPV6_PKTOPTIONSyy指定分组选项
见后面说明
IPV6_RTHDRyy接收原路径yint
IPV6_UNICAST_HOPSyy缺省单播跳限
int
IPV6_MULTICAST_IFyy指定外出接口
in6_addr{}
IPV6_MULTICAST_HOPSyy指定外出跳限
u_int
IPV6_MULTICAST_LOOPyy指定是否回馈yu_int
IPV6_ADD_MEMBERSHIP
y加入多播组
ipv6_mreq{}
IPV6_DROP_MEMBERSHIP
y离开多播组
ipv6_mreq{}






IPPROTO_TCPTCP_KEEPALIVEyy控测对方是否存活前连接闲置秒数
int
TCP_MAXRTyyTCP最大重传时间
int
TCP_MAXSEGyyTCP最大分节大小
int
TCP_NODELAYyy禁止Nagle算法yint
TCP_STDURGyy紧急指针的解释yint

            

                    从这个表可以看出，套接字的选项是分层的。IPPROTO_IP层可选项是IP协议相关事项，IPPROTO_TCP层可选项是TCP协议相关的事项，SOL_SOCKET层是套接字相关的通用可选项。

getsockopt & setsockopt

        我们几乎可以针对上表中的所有可选项进行读取（Get）和设置（Set）（当然，有些可选项只能进行一种操作）。可选项的读取和设置通过如下2个函数完成。

#include <sys/socket.h>

int getsockopt(int sock,int level,int optname,void* optval,socklen_t *optlen);

-------sock              用于查看选项套接字文件描述符。

-------level             要查看的可选项的协议层。

-------optname        要查看的可选项名。

-------optval           保存查看结果的缓冲地址值。

-------optlen           向第四个参数optval传递的缓冲大小。调用函数后，该变量中保存通过第四个参数返回的

                                         选项信息的字节数目。

   上述函数用于读取套接字可选项，并不难。接下来介绍更改可选项时调用的函数

#include <sys/socket.h>

int setsockopt(int sock,int level,int optname,const void* optval,socklen_t  optlen);

-------sock              用于更改可选项的套接字文件描述符。

-------level             要更改的可选项协议层。

-------optname        要更改的可选项名。

-------optval           保存要更改的选项信息的缓冲地址值。

-------optlen           向第四个参数optval传递的可选项信息的字节数。

        接下来介绍这些函数的调用方法。关于setsockopt函数的调用方法在其他示例中给出，先介绍getsockopt函数的调用方法。下列示例用协议层为SOL_SOCKET，名为SO_TYPE的可选项查看套接字类型（TCP或UDP）。

sock_type.c

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<sys/socket.h>void error_handling(char *message);int main(int argc,char *argv[]){int tcp_sock,udp_sock;int sock_type;socklen_t optlen;int state;optlen = sizeof(sock_type);tcp_sock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);udp_sock = socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0);printf("SOCK_STREAM: %d \n",SOCK_STREAM);printf("SOCK_DGRAM: %d\n",SOCK_DGRAM);state = getsockopt(tcp_sock,SOL_SOCKET,SO_TYPE,(void*)&sock_type,&optlen);if(state)error_handling("getsocket() error!");printf("Socket type one: %d \n",sock_type);state = getsockopt(udp_sock,SOL_SOCKET,SO_TYPE,(void*)&sock_type,&optlen);if(state)error_handling("getsockopt() error!");printf("Socket type two: %d \n",sock_type);return 0;}void error_handling(char *message){fputs(message,stderr);fputc('\n',stderr);exit(1);}

运行结果：sock_type.c

ycz@debian8470p:~/program/TCP&&IP/chapter9$ gcc sock_type.c -o socktype

ycz@debian8470p:~/program/TCP&&IP/chapter9$ ./socktype
SOCK_STREAM: 1
SOCK_DGRAM: 2
Socket type one: 1
Socket type two: 2

       上述示例给出了调用getsockopt函数查看套接字信息的方法。另外，用于验证套接字类型的SO_TYPE是典型的只读可选项，这一点可以通过下面这句话解释：

          “套接字的类型只能在创建时决定，以后不能更改。”

SO_SNDBUF & SO_RCVBUF

           SO_RCVBUF是输入缓冲大小相关可选项，SO_SNDBUF是输出缓冲大小相关可选项。用这2个可选项既可以读取当前I/O缓冲大小，也可以进行更改。通过下列示例读取创建套接字时默认的I/O缓冲大小。

get_buf.c

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<sys/socket.h>void error_handling(char *message);int main(int argc,char *argv[]){int sock;int snd_buf = 1024*3,rcv_buf = 1024*3;int state;socklen_t len;sock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);state = setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_RCVBUF,(void*)&rcv_buf,sizeof(rcv_buf));if(state)error_handling("setsockopt() error!");state = setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,(void*)&snd_buf,sizeof(snd_buf));if(state)error_handling("setsockopt() error!");len = sizeof(snd_buf);state = getsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,(void*)&snd_buf,&len);if(state)error_handling("getsockopt() error!");len = sizeof(rcv_buf);state = getsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_RCVBUF,(void*)&rcv_buf,&len);if(state)error_handling("getsockopt() error!");printf("Input buffer size: %d \n",rcv_buf);printf("Output buffer size: %d \n",snd_buf);return 0;}void error_handling(char *message){fputs(message,stderr);fputc('\n',stderr);exit(1);}

运行结果：get_buf.c

ycz@debian8470p:~/program/TCP&&IP/chapter9$ gcc get_buf.c -o getbuf
ycz@debian8470p:~/program/TCP&&IP/chapter9$ ./getbuf
Input buffer size: 87380
Output buffer size: 16384

      这是我系统中的运行结果，与各位的运行结果相比可能有较大差异。接下来的程序中将更改I/O缓冲大小。

set_buf.c

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<sys/socket.h>void error_handling(char *message);int main(int argc,char *argv[]){int sock;int snd_buf = 1024*3,rcv_buf = 1024*3;int state;socklen_t len;sock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);state = setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_RCVBUF,(void*)&rcv_buf,sizeof(rcv_buf));if(state)error_handling("setsockopt() error!");state = setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,(void*)&snd_buf,sizeof(snd_buf));if(state)error_handling("setsockopt() error!");len = sizeof(snd_buf);state = getsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_SNDBUF,(void*)&snd_buf,&len);if(state)error_handling("getsockopt() error!");len = sizeof(rcv_buf);state = getsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_RCVBUF,(void*)&rcv_buf,&len);if(state)error_handling("getsockopt() error!");printf("Input buffer size: %d \n",rcv_buf);printf("Output buffer size: %d \n",snd_buf);return 0;}void error_handling(char *message){fputs(message,stderr);fputc('\n',stderr);exit(1);}

运行结果：set_buf.c

ycz@debian8470p:~/program/TCP&&IP/chapter9$ gcc set_buf.c -o setbuf
ycz@debian8470p:~/program/TCP&&IP/chapter9$ ./setbuf
Input buffer size: 6144
Output buffer size: 6144

    输出结果跟我们预想的完全不同，但也算合理。缓冲大小的设置需谨慎处理，因此不会完全按照我们的要求进行，只是通过调用setsockopt 函数向系统传递我们的请求。如果把输出缓冲设置为0并如实反映这种设置，TCP协议将如何进行？如果要实现流控制和错误发生时的重传机制，至少要有一些缓冲空间吧？上述示例虽没有100%按照我们的请求设置缓冲大小，但也大致反映出了通过setsockopt函数设置的缓冲大小。

SO_REUSEADDR

发生地址分配错误（Bindling Error）

        学习SO_REUSEADDR可选项之前，应理解好Time-wait状态。

reuseadr_eserver.c

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<unistd.h>#include<arpa/inet.h>#include<sys/socket.h>#define TRUE 1#define FALSE 0void error_handling(char *message);int main(int argc,char *argv[]){int serv_sock,clnt_sock;char message[30];int option,str_len;socklen_t optlen,clnt_adr_sz;struct sockaddr_in serv_adr,clnt_adr;if(argc!=2){printf("Usage : %s<port>\n",argv[0]);exit(1);}serv_sock = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);if(serv_sock==-1)error_handling("socket() error!");/*   optlen = sizeof(option);   option = TRUE;   setsockopt(serv_sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(void*)&option,optlen); */memset(&serv_adr,0,sizeof(serv_adr));serv_adr.sin_family = AF_INET;serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));if(bind(serv_sock,(struct sockaddr*)&serv_adr,sizeof(serv_adr)))error_handling("bind() error");if(listen(serv_sock,5)==1)error_handling("listen error");clnt_adr_sz = sizeof(clnt_adr);clnt_sock = accept(serv_sock,(struct sockaddr*)&clnt_adr,&clnt_adr_sz);while((str_len = read(clnt_sock,message,sizeof(message)))!=0){write(clnt_sock,message,str_len);write(1,message,str_len);}close(clnt_sock);close(serv_sock);return 0;}void error_handling(char *message){fputs(message,stderr);fputc('\n',stderr);exit(1);}

           此示例是之前已经实现过多次的回声服务器端，可以结合第4章介绍过的回声客户端运行。

运行结果：reuseadr_eserver.c

ycz@debian8470p:~/program/TCP&&IP/chapter9$gcc reuseadr_eserver.c -o reuseadr_eserver

ycz@debian8470p:~/program/TCP&&IP/chapter9$ ./reuseadr_eserver 9190
wait
what the message
success
copy that
CET-6

运行结果：eclient.c

ycz@debian8470p:~/program/TCP&&IP/chapter4$ gcc eclient.c -o eclient

ycz@debian8470p:~/program/TCP&&IP/chapter4$ ./eclient 127.0.0.1 9190
Connected............
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