TCP服务器搭建（代码实现）及SO_REUSEADDR解析

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相信读者对TCP协议应该有一个清晰的概念，故而在此不再细说，但在后面还是会详细的给大家介绍，首先，先给大家说一说搭建TCP服务器用的主要函数：

首先是网络字节序和主机字节序的转换函数：

其次是

在给大家看一看监听函数

还有bind和accept函数就不再给大家介绍了

server的搭建有基于进程的和基于线程的，我在这里给大家的是基于线程的。

在这里给大家说一说，多进程服务器，反应慢 ，      吃资源，多线程线程服务器，线程 有上线， CPU负载过大。各有优点和好处。

<span style="font-size:18px;">server#include<stdio.h>#include<sys/socket.h>#include<errno.h>#include<string.h>#include<sys/types.h>#include<unistd.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<stdlib.h>#include<pthread.h>#define _PORT_ 8080#define _BACKLOG_ 10static void guse(const char* prac){   printf("%s [ip] [port]..\n",prac);}void * thread_run(void* arg){   printf("create a new thread \n");  int fd = (int)arg; while(1){  char buf[1024];  memset(buf,'\0',sizeof(buf));  ssize_t _s = read(fd,buf,sizeof(buf)-1);  if(_s >0){  buf[_s] = '\0';  printf("client : %s\n",buf);  write(fd,buf,strlen(buf));  }else if(_s == 0){   printf("client close..\n");      break;}else{  printf("read error...\n");       break;}  }    }int main(int argc,char* argv[]){if(argc != 3){guse(argv[0]);exit(0);}int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sock < 0){perror("create socket error...");return 1;}struct sockaddr_in server_socket;struct sockaddr_in client_socket;bzero(&server_socket,sizeof(server_socket));server_socket.sin_family = AF_INET;server_socket.sin_addr.s_addr =htonl(atoi(argv[1]));server_socket.sin_port = htons(atoi(argv[2]));if(bind(sock,(struct sockaddr*)&server_socket,sizeof(server_socket))< 0){perror("bind error ...");return 2;}if(listen(sock,_BACKLOG_) < 0 ){perror("listen errno ...");close(sock); return 3;}printf("wait accept\n");while(1){socklen_t addrlen = sizeof(client_socket);int client_sock = accept(sock,(struct sockaddr*)&client_socket,&addrlen);if(client_sock < 0){perror("accept error...\n");close(sock);return 4;}printf("Yougot a connection from cient's ip is %s, prot is %d\n",inet_ntoa(client_socket.sin_addr),htons(client_socket.sin_port));pthread_t id;char buf_ip[1024];memset(buf_ip,'\0',sizeof(buf_ip));inet_ntop(AF_INET,&client_socket.sin_addr,buf_ip,sizeof(buf_ip));pthread_create(&id,NULL,thread_run,(void*)client_sock);pthread_detach(id);}return 0;}</span>

客户端：

<span style="font-size:18px;">#include<stdio.h>#include<sys/socket.h>#include<errno.h>#include<string.h>#include<sys/types.h>#include<unistd.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>#include<stdlib.h>#define _BACKLOG_ 10void guse(const char* prac){printf("%s [ip] [port]..\n",prac);}int main(int argc,char* argv[]){if(argc != 3){guse(argv[0]);exit(0);}int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sock < 0){perror("create socket error...");return 1;}struct sockaddr_in server_socket;bzero(&server_socket,sizeof(server_socket));server_socket.sin_family = AF_INET;//server_socket.sin_addr.s_addr =htonl(atoi(argv[1]));inet_pton(AF_INET,argv[1],&server_socket.sin_addr);server_socket.sin_port = htons(atoi(argv[2]));int ret = connect(sock,(struct sockaddr*)&server_socket,sizeof(server_socket));if(ret < 0){   perror("connect is failed..\n");  return 2;}printf("connect success \n");  char buf[1024];memset(buf,'\0',sizeof(buf));while(1){printf("client :..\n");//fflush(stdout);fgets(buf,sizeof(buf),stdin);buf[strlen(buf)-1] = '\0';write(sock,buf,strlen(buf));if(strncasecmp(buf,"quit",4) == 0){printf("quit\n");break;}printf("please wait...");read(sock,buf,sizeof(buf));printf("server :%s\n",buf);}close(sock);return 0;}</span>

来看看结果：

但是，这个程序是有BUG的，或者是有缺陷的，当你把服务器与客户端连通，CTRL+C结束服务器，然后再起服务器，这时你会看到：

这是怎么回事呢？

请大家看下面两幅图：

服务器端首先执行 LISTEN 原语进入被动打开状态（ LISTEN ），等待客户端连接；
  当客户端的一个应用程序发出 CONNECT 命令后，本地的 TCP 实体为其创建一个连接记录并标记为 SYN SENT 状态，然后给服务器发送一个 SYN 报文段；
   服务器收到一个 SYN 报文段，其 TCP 实体给客户端发送确认 ACK 报文段同时发送一个 SYN 信号，进入 SYN RCVD 状态；
   客户端收到 SYN + ACK 报文段，其 TCP 实体给服务器端发送出三次握手的最后一个 ACK 报文段，并转换为 ESTABLISHED 状态；
    服务器端收到确认的 ACK 报文段，完成了三次握手，于是也进入 ESTABLISHED 状态。
  在此状态下，双方可以自由传输数据。当一个应用程序完成数据传输任务后，它需要关闭 TCP 连接。假设仍由客户端发起主动关闭连接。
·   客户端执行 CLOSE 原语，本地的 TCP 实体发送一个 FIN 报文段并等待响应的确认（进入状态 FIN WAIT 1 ）；
·    服务器收到一个 FIN 报文段，它确认客户端的请求发回一个 ACK 报文段，进入 CLOSE WAIT 状态；
·    客户端收到确认 ACK 报文段，就转移到 FIN WAIT 2 状态，此时连接在一个方向上就断开了；
·    服务器端应用得到通告后，也执行 CLOSE 原语关闭另一个方向的连接，其本地 TCP 实体向客户端发送一个 FIN 报文段，并进入 LAST ACK 状态，等待最后一个 ACK 确认报文段；
·    客户端收到 FIN 报文段并确认，进入 TIMED WAIT 状态，此时双方连接均已经断开，但 TCP 要等待一个 2 倍报文段最大生存时间 MSL （ Maximum Segment Lifetime ），确保该连接的所有分组全部消失，以防止出现确认丢失的情况。当定时器超时后， TCP 删除该连接记录，返回到初始状态（ CLOSED ）。
· 服务器收到最后一个确认 ACK 报文段，其 TCP 实体便释放该连接，并删除连接记录，返回到初始状态（CLOSED ）。


MSL 是Maximum Segment Lifetime英文的缩写，中文可以译为“报文最大生存时间”，他是任何报文在网络上存在的最长时间，超过这个时间报文将被丢弃。


2MSL即两倍的MSL，TCP的TIME_WAIT状态也称为2MSL等待状态，当TCP的一端发起主动关闭，在发出最后一个ACK包后，即第3次握 手完成后发送了第四次握手的ACK包后就进入了TIME_WAIT状态，必须在此状态上停留两倍的MSL时间，等待2MSL时间主要目的是怕最后一个 ACK包对方没收到，那么对方在超时后将重发第三次握手的FIN包，主动关闭端接到重发的FIN包后可以再发一个ACK应答包。在TIME_WAIT状态 时两端的端口不能使用，要等到2MSL时间结束才可继续使用。当连接处于2MSL等待阶段时任何迟到的报文段都将被丢弃。不过在实际应用中可以通过设置 SO_REUSEADDR选项达到不必等待2MSL时间结束再使用此端口。

 SO_REUSEADDR又该怎么设置呢？先看一个函数

<span style="font-size:18px;">int opt = 1;setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));</span>

这时，结果就是这样的：

本博文有许多不足，望多多指教。