之前的程序都是创建好套接字直接使用,此时通过套接字的默认特性进行数据通信。之前示例简单,无需特别操作套接字特性,但有时确实需要更改。
多种可选项
只介绍一些重要可选项和更该方法
可以对表中几乎所有可选项进行读取(GET)和设置(SET) 读取可选项信息
#include<sys/socket.h>
int getsockopt(int sock,int level,int optname,void *optval,socklen_t *optlen);
成功返回0,失败返回-1
sock 要查看的套接字文件描述符
level 要查看的可选项协议层
optname 要查看的可选项名
optval 保存查看结果的缓冲的地址值
optlen 调用前向optval传递缓冲大小,调用后保存查看结果(可选项信息)的字节数
设置可选项信息
#include<sys/socket.h>
int setsockopt(int sock,int level,int optname,const void *optval,socklen_t *optlen);
成功返回0,失败返回-1
sock 要更改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 保存可选项更改信息的缓冲的地址值
optlen 保存可选项更改信息的字节数传递给optval
#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);//生成TCP套接字
udp_sock=socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);//生成UDP套接字
printf("SOCK_STREAM: %d \n", SOCK_STREAM);//获取代表此套接字的常数值
printf("SOCK_DGRAM: %d \n", SOCK_DGRAM);
state=getsockopt(tcp_sock, SOL_SOCKET, SO_TYPE, (void*)&sock_type, &optlen);//这个函数可以获取我们未知套接字类型信息
if(state)
error_handling("getsockopt() 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);
}
#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, rcv_buf, state;
socklen_t len;
sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
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("Outupt buffer size: %d \n", snd_buf);
return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
}
设置I/O缓冲大小
#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);
}
运行可发现输出结果和设置的并不相同。我们只是通过setsockopt函数向系统传递我们想要的需求,并不是强制系统更改,毕竟用户可能会有非法操作,假设缓冲区设置为0,肯定会出问题吧。
#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 0
void 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, &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);
return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
fputs(message, stderr);
fputc('\n', stderr);
exit(1);
}
以上是回声服务端,客户端输入Q或者CTRL+C可以终止程序。 对客户端来说,当客户端输入Q,调用close函数会向服务端传递FIN消息,并四次握手。CTRL+C也会向服务端传递FIN消息。强制终止程序,操作系统关闭套接字,此过程相当于调用close,也会向服务端传递FIN消息
一般也看不出什么特殊现象,因为一般是客户端先请求断开连接。重新运行服务器也不会出现问题。 对服务端来说,但是如果在服务端客户端建立连接情况下向服务端控制台输入CTRL+C,也就是强制关闭服务器,模拟了服务端向客户端发送FIN的情形。这种方式终止程序,如果用同一端口号重新运行服务端会出现问题——地址分配错误,再过几分钟才可以重新运行。 上面的两种方式只是谁先传输FIN的区别但是差异巨大
主动先发送FIN的套接字经过四次握手后并非立即清除,而是经过一段时间的Time-wait状态,因此服务端先断开连接不能立即重新运行,因为套接字处于Time-wait状态,相应的端口正在使用。所以会出现地址分配错误消息。
注
不管是服务器还是客户端,只要主动断开连接,套接字都会有Time-wait状态,
但是客户端的套接字基本是任意指定的(也就是动态分配的),无需太关注Time-wait状态。
为什么会有Time-wait状态?
假设主机A向主机B最后发送的ACK消息未能到达主机B,主机B会认为之前传输的FIN消息未能到达主机A,
所以会不断试图重传,假设没有Time-wait状态,主机A已经完全终止,永远无法发送ACK给主机B,
主机B就无法正常终止。所以主动断开连接的一方需要Time-wait状态,防止出现以上情况。
但是如果系统故障紧急停止,需要尽快重启服务器提供服务,但是因为Time-wait状态无法立即重启,可能会导致巨大问题。
假设主机A四次握手最后的消息丢失,B会认为之前的消息未被A收到,会重传,A收到后又会发送ACK,启动Time-wait计时器,如果网络质量不佳,这种状态会一直持续下去。
解决方案 在套接字可选项中更改SO_REUSEADDR的状态。调整该参数,可以将Time-wait状态下的套接字端口号重新分配给新的套接字。SO_REUSEADDR默认为0(false)代表无法分配Time-wait状态下的套接字端口号,所以要改成true。只需把前面的代码注释去掉。
TCP默认使用Nagle算法,假设发送“Nagle”消息,N先到达输出缓冲前面没数据,立即发送,之后开始等待‘N’的ACK消息,这时剩下的字符“agle”已经填入输出缓冲。收到ACK后,将“agle”装入一个数据包发送。这时传送端和接收端一共用了4个数据包传输一个字符串。
没使用的情况下,假设字符依次到达缓冲区。此时发送过程与ACK无关,到达输出缓冲立即被发送,这时就需要10个数据包,这会对网络流量产生巨大负面影响,即使只有一个字符,其头信息也是十几个字节。所以必须使用Nagle算法。
注
在程序中,字符串传给输出缓冲并非逐字节传输,实际情况并非图中那样。
但是每隔一段时间,再把字符串的字符传输到输出缓冲,可以出现类似图中的情况。
并不是所有时候都适合Nagle算法,在网络流量未受太大影响,不使用Nagle算法要比使用的时候更快。例如“传输大文件”。将文件数据传入输出缓冲不会花费太多时间,所以不使用Nagle算法,也会在装满输出缓冲时发送数据包。这不仅不会增加数据包数量,反而在无需等待ACK的情况下连续传输,因此可以大大提高传输速度。
虽然不使用Nagle算法会提高传输速度。但是无条件放弃使用,会导致过多网络流量,反而会导致传输受阻。因此未准确判断数据特性的情况下,不应该禁用。
只需要将TCP_NODELAY设置为1(真)
int opt_val =1;
setsockopt(sock,IPPROTO_TCP,TCP_NODELAY,(void *)&opt_val,sizeof(opt_val));
可以查看设置状态
int opt_val;
socklen_t opt_len;
opt_len=sizeof(opt_val);
getsockopt(sock,IPPROTO_TCP,TCP_NODELAY,(void *)&opt_val,&opt_len);
正在使用opt_val为0;禁用的话opt_val为1
#include<winsock2.h>
int getsockopt(SOCKET sock,int level,int optname,char * optval,int * optlen);
int setsockopt(SOCKET sock,int level,int optname,char *optval,int optlen);
成功返回0,失败返回SOCK_ERROR
参数含义相同与Linux
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