setsockopt()

setsockopt() 是一个用于设置套接字选项的 Unix 系统调用。它允许程序员修改套接字的行为，以适应不同的网络环境和应用程序需求。

1. 函数介绍

函数原型：

#include <sys/socket.h>  
/**
 * level：选项所在的协议层。例如，SOL_SOCKET 表示套接字层，IPPROTO_TCP 或 IPPROTO_IP 表示 TCP 或 IP 层。
 * optname：要设置的选项的名称。每个协议层都定义了自己的一组选项。
 * optval：指向一个变量的指针，该变量包含选项的新值。这个变量的类型取决于 optname 的值。
 * @return 成功（0）；失败（-1）
*/
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);

使用实例：

int opt = 1;  
if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt)) < 0) {  
    perror("setsockopt(SO_REUSEADDR)");  
    // 错误处理  
}

2.常见参数介绍

2.1 SO_REUSEADDR

1. 介绍TIME_WAIT

四次挥手：

当服务器和客户端建立连接以后，如果服务器关闭了客户端的连接，服务器处于TIME_WAIT状态。此时关闭服务器，再次开启服务器会发现bind()函数调用失败。
也就是，服务器关闭后短时间内无法再次打开。

2. 测试代码

1.服务器端：

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define SERV_PORT 9000

int main(int argc,char** argv)
{
    int listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr,0,sizeof(serv_addr));

    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    int ret=0;

    int opt = 1;
    //setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));

    ret = bind(listenfd,(struct sockaddr*)&serv_addr,sizeof(serv_addr));
    if(ret==-1){
        printf("bind()函数调用失败\n");
        return -1;
    }


    ret = listen(listenfd,32);
    if(ret==-1){
        printf("listen()函数调用失败\n");
        return -1;
    }

    int connfd;
    const char* pcontent = "I sent sth to client!";
    for(;;){
        printf("服务器进入等待状态!\n");
        connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)NULL,NULL);
        int n = write(connfd,pcontent,strlen(pcontent));
        printf("数据写入成功,connfd=%d,写入数据量为%d\n",connfd,n);
        close(connfd);
    }
    close(listenfd);
    return 0;
}

2.客户端：

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>


#define SERV_PORT 9000    //要连接到的服务器端口，服务器必须在这个端口上listen着

int main(int argc, char *const *argv)
{    
    //这些演示代码的写法都是固定套路，一般都这么写
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //创建客户端的socket，大家可以暂时不用管这里的参数是什么，知道这个函数大概做什么就行

    struct sockaddr_in serv_addr; 
    memset(&serv_addr,0,sizeof(serv_addr));

    //设置要连接到的服务器的信息
    serv_addr.sin_family = AF_INET;                //选择协议族为IPV4
    serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);         //连接到的服务器端口，服务器监听这个地址

    if(inet_pton(AF_INET,"192.168.0.126",&serv_addr.sin_addr)<=0)
    {
        printf("调用inet_pton()失败，退出!\n");
        exit(-1);
    }

    if(connect(sockfd,(struct sockaddr*)&serv_addr,sizeof(serv_addr)) < 0)
    {
        printf("调用connect()失败，退出！\n");
        exit(-1);
    }

    printf("client开始读取数据！\n");
    int n;
    char recvline[1000+1];
    while(( n = read(sockfd,recvline,1000)) > 0)
    {
        printf("读取的数据数目为%d\n",n);
        recvline[n]=0;
        printf("收到的内容为：%s\n",recvline);
    }
    close(sockfd);
    printf("程序执行完毕，退出!\n");
    return 0;
}

2.2 SO_REUSEPORT

1.多进程端口复用

在多进程开发中，我们可以使用多个进程监听同一个IP:PORT，由操作系统分配传入的数据包，充分利用多核CPU，从而提高了整体的系统性能和吞吐量。

2.代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

void create_and_listen(int port) {
    int listen_fd;
    struct sockaddr_in addr;

    listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (listen_fd < 0) {
        perror("socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 没有设置 SO_REUSEPORT  选项
    
    /*
    int opt = 1;
    if (setsockopt(listen_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT , &opt, sizeof(opt)) < 0) {
        perror("setsockopt");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    */
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    addr.sin_port = htons(port);

    if (bind(listen_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0) {
        perror("bind");
        close(listen_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (listen(listen_fd, SOMAXCONN) < 0) {
        perror("listen");
        close(listen_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Listening on port %d\n", port);

    while (1) {
        int conn_fd = accept(listen_fd, NULL, NULL);
        if (conn_fd < 0) {
            perror("accept");
            close(listen_fd);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        // 处理连接的代码
        close(conn_fd);
    }

    close(listen_fd);
}

int main() {
    int port = 5000;

    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        pid_t pid = fork();
        if (pid < 0) {
            perror("fork");
            exit(EXIT_FAILURE);
        } else if (pid == 0) {
            // 子进程
            create_and_listen(port);
            exit(0);
        }
    }

    // 父进程等待子进程退出
    while (wait(NULL) > 0);

    return 0;
}

没有开启SO_REUSEPORT 的时候：

只有一个进程可以绑定到这个套接字。

开启后：

有多个进程可以绑定到这个套接字。