一、1個端口號可以同時被兩個進程綁定嗎？

根據(jù)端口號的綁定我們分以下幾種情況來討論：

1. 2個進程分別建立TCP server，使用同一個端口號8888
2. 2個進程分別建立UDP server，使用同一個端口號8888
3. 2個進程1個建立TCP server、1個建立UDP server，都使用端口號8888

1. 測試代碼

我們首先編寫兩個簡單的測試程序。

tcp.c

該程序僅僅創(chuàng)建tcp套接字并綁定端口號8888，沒有accept建立連接操作，并且sleep(1000)，讓進程不要太快退出。

/*******服務(wù)器程序??TCPServer.c?************/
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?

#define?WAITBUF?10
#define?RECVBUFSIZE?1024


int?main(int?argc,?char?*argv[])
{
?int?sockfd,new_fd,nbytes;
?struct?sockaddr_in?server_addr;
?struct?sockaddr_in?client_addr;
?int?portnumber?=?8888;
?socklen_t?sin_size;
?char?hello[512];
?char?buffer[RECVBUFSIZE];

?/*端口號不對，退出*/

?/*服務(wù)器端開始建立socket描述符*/
?if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)??
?{
??fprintf(stderr,"Socket?error:%s\n\a",strerror(errno));
??exit(1);
?}

?/*服務(wù)器端填充?sockaddr結(jié)構(gòu)*/?
?bzero(&server_addr,sizeof(struct?sockaddr_in));
?server_addr.sin_family=AF_INET;
?/*自動填充主機IP*/
?server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
?server_addr.sin_port=htons(portnumber);

?/*捆綁sockfd描述符???進程+端口號+ip+socket*/?
?if(bind(sockfd,(struct?sockaddr?*)(&server_addr),sizeof(struct?sockaddr))==-1)
?{
??fprintf(stderr,"Bind?error:%s\n\a",strerror(errno));
??exit(1);
?}

?/*監(jiān)聽sockfd描述符*/
?if(listen(sockfd,?WAITBUF)==-1)
?{
??fprintf(stderr,"Listen?error:%s\n\a",strerror(errno));
??exit(1);
?}

?sleep(1000);//讓程序不要這么快的退出
?close(sockfd);
?exit(0);
}

udp.c

該程序僅僅創(chuàng)建udp套接字并綁定端口號8888，沒有accept建立連接操作，并且sleep(1000)，讓進程不要太快退出.

#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?

#define?SERVER_PORT?8888?
#define?MAX_MSG_SIZE?1024?


int?main(void)?
{?
?int?sockfd;?
?struct?sockaddr_in?addr;?

?/*?服務(wù)器端開始建立socket描述符?*/?
?sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);?
?if(sockfd<0)?
?{?
??fprintf(stderr,"Socket?Error:%s\n",strerror(errno));?
??exit(1);?
?}?

?/*?服務(wù)器端填充?sockaddr結(jié)構(gòu)?*/?
?bzero(&addr,sizeof(struct?sockaddr_in));?
?addr.sin_family=AF_INET;?
?addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);?
?addr.sin_port=htons(SERVER_PORT);?

?/*?捆綁sockfd描述符?*/?
?if(bind(sockfd,(struct?sockaddr?*)&addr,sizeof(struct?sockaddr_in))<0)?
?{?
??fprintf(stderr,"Bind?Error:%s\n",strerror(errno));?
??exit(1);?
?}?
?sleep(1000);
?close(sockfd);?
}?

編譯

gcc?tcp.c?-o?tcp
gcc?udp.c?-o?udp

2. 執(zhí)行結(jié)果

1).2個進程分別建立TCP server

從結(jié)果可知，第二個進程綁定端口號8888綁定失敗。

2).2個進程分別建立UDP server

從結(jié)果可知，第二個進程綁定端口號8888綁定失敗。

3).1個建立TCP server、1個建立UDP server

用netstat命令查看信息。

從結(jié)果可知，該種情形，兩個進程分別綁定成功。

3. 結(jié)果分析

由上述結(jié)果可知：TCP、UDP可以同時綁定一個端口8888，但是一個端口在同一時刻不可以被TCP或者UDP綁定2次。原因如下：

1. tcp的端口不是物理概念，僅僅是協(xié)議棧中的兩個字節(jié)；
2. TCP和UDP的端口完全沒有任何關(guān)系，完全有可能又有一種XXP基于IP，也有端口的概念，這是完全可能的；
3. TCP和UDP傳輸協(xié)議監(jiān)聽同一個端口后，接收數(shù)據(jù)互不影響，不沖突。因為數(shù)據(jù)接收時時根據(jù)五元組**{傳輸協(xié)議，源IP，目的IP，源端口，目的端口}**判斷接受者的。

二、端口號的一些其他知識點

1. 端口號的作用

端口號可以用來標識同一個主機上通信的不同應(yīng)用程序，端口號+IP地址就可以組成一個套接字，用來標識一個進程。

2. 端口號的應(yīng)用場景

在TCP/IP協(xié)議中，用“源IP地址”，“目的IP地址”，“源端口號”，“目的端口號”,協(xié)議號（IP協(xié)議的協(xié)議號為4，TCP的協(xié)議號為6）這樣的一個五元組來標識一個通信，通信的雙方在發(fā)送消息時，消息的頭部會帶著這樣的五元組。

3. 端口范圍劃分

（1）0~1023：知名端口號，是留著備用的，一把都是用于協(xié)議，例如HTTP、FTP、SSH ；

（2）1024~65535：是操作系統(tǒng)動態(tài)分配的端口號，客戶端程序的端口號，就是由操作糸統(tǒng)從這個范圍來分配的，在TCP與UDP的套接字通信中，客戶端的端口號就是在此范圍中。

4. 知名的端口號與端口號對應(yīng)的服務(wù)器

比如：

?HTTP服務(wù)器：80?
?FTP服務(wù)器：21

ps：FTP有一個控制連接和一個數(shù)據(jù)連接，所以FTP是有兩個端口號的，控制連接的端口號是21，數(shù)據(jù)連接的端口號是20，但是如果FTP的端口號默認是21，如果指明FTP有兩個端口號的話，那就是21和20，否則FTP服務(wù)器的端口號就是21

?TELNET服務(wù)器：23?
?SSH服務(wù)器：22?
?HTTPS：443?
?WEB服務(wù)器：25

5. 在linux中如何查看知名端口號？

cat?/etc/services

6. 一個進程是否可以bind多個端口號？

可以

因為一個進程可以打開多個文件描述符，而每個文件描述符都對應(yīng)一個端口號，所以一個進程可以綁定多個端口號。

Linux內(nèi)核會給每一個socket分配一個唯一的文件描述符，進程通過該文件描述符來區(qū)分對應(yīng)的套接字。

7. 一個端口號是否可以被多個進程綁定？

同種協(xié)議通常不可以，但有一種情況可以。

ps：如果進程先綁定一個端口號，然后在fork一個子進程，這樣的話就可以是實現(xiàn)多個進程綁定一個端口號，但是兩個不同的進程綁定同一個端口號是不可以的。

三、SO_REUSEADDR有什么用處和怎么使用？

當(dāng)兩個socket的address和port相沖突，而我們又想重用地址和端口，則舊的socket和新的socket都要已經(jīng)被設(shè)置了SO_REUSEADDR特性，只有兩者之一有這個特性還是有問題的。

SO_REUSEADDR可以用在以下四種情況下。(摘自《Unix網(wǎng)絡(luò)編程》卷一，即UNPv1)

1. 當(dāng)有一個有相同本地地址和端口的socket1處于TIME_WAIT狀態(tài)時【4次握手】，而你啟動的程序的socket2要占用該地址和端口，你的程序就要用到該選項。

一般來說，一個端口釋放后會等待兩分鐘之后才能再被使用，SO_REUSEADDR是讓端口釋放后立即就可以被再次使用。

SO_REUSEADDR用于對TCP套接字處于TIME_WAIT狀態(tài)下的socket，才可以重復(fù)綁定使用。server程序總是應(yīng)該在調(diào)用bind()之前設(shè)置SO_REUSEADDR套接字選項。TCP，先調(diào)用close()的一方會進入TIME_WAIT狀態(tài)。

4次握手順序見下圖：

2. SO_REUSEADDR允許同一port上啟動同一服務(wù)器的多個實例(多個進程)。但每個實例綁定的IP地址是不能相同的。在有多塊網(wǎng)卡或用IP Alias技術(shù)的機器可以測試這種情況。

3. SO_REUSEADDR允許單個進程綁定相同的端口到多個socket上，但每個socket綁定的ip地址不同。這和2很相似，區(qū)別請看UNPv1。

SO_REUSEADDR允許啟動一個監(jiān)聽服務(wù)器并捆綁其眾所周知端口，即使以前建立的將此端口用做他們的本地端口的連接仍存在。這通常是重啟監(jiān)聽服務(wù)器時出現(xiàn)，若不設(shè)置此選項，則bind時將出錯。

SO_REUSEADDR允許在同一端口上啟動同一服務(wù)器的多個實例，只要每個實例捆綁一個不同的本地IP地址即可。對于TCP，我們根本不可能啟動捆綁相同IP地址和相同端口號的多個服務(wù)器。

SO_REUSEADDR允許單個進程捆綁同一端口到多個套接口上，只要每個捆綁指定不同的本地IP地址即可。這一般不用于TCP服務(wù)器。

4. SO_REUSEADDR允許完全相同的地址和端口的重復(fù)綁定。但這只用于UDP的多播，不用于TCP。

SO_REUSEADDR允許完全重復(fù)的捆綁：當(dāng)一個IP地址和端口綁定到某個套接口上時，還允許此IP地址和端口捆綁到另一個套接口上。一般來說，這個特性僅在支持多播的系統(tǒng)上才有，而且只對UDP套接口而言（TCP不支持多播）。

SO_REUSEPORT選項有如下語義：此選項允許完全重復(fù)捆綁，但僅在想捆綁相同IP地址和端口的套接口都指定了此套接口選項才行。

如果被捆綁的IP地址是一個多播地址，則SO_REUSEADDR和SO_REUSEPORT等效。

使用這兩個套接口選項的建議：在所有TCP服務(wù)器中，在調(diào)用bind之前設(shè)置SO_REUSEADDR套接口選項；當(dāng)編寫一個同一時刻在同一主機上可運行多次的多播應(yīng)用程序時，設(shè)置SO_REUSEADDR選項，并將本組的多播地址作為本地IP地址捆綁。

設(shè)置方法如下：

if?(setsockopt(fd,?SOL_SOCKET,?SO_REUSEADDR,
???(const?void?*)&nOptval?,?sizeof(int))?0)?
???...

附

Q:編寫 TCP/SOCK_STREAM 服務(wù)程序時，SO_REUSEADDR到底什么意思？

A:這個套接字選項通知內(nèi)核，如果端口忙，但TCP狀態(tài)位于 TIME_WAIT ，可以重用端口。如果端口忙，而TCP狀態(tài)位于其他狀態(tài)，重用端口時依舊得到一個錯誤信息，指明"地址已經(jīng)使用中"。如果你的服務(wù)程序停止后想立即重啟，而新套接字依舊使用同一端口，此時SO_REUSEADDR 選項非常有用。必須意識到，此時任何非期望數(shù)據(jù)到達，都可能導(dǎo)致服務(wù)程序反應(yīng)混亂，不過這只是一種可能，事實上很不可能。

一個套接字由相關(guān)五元組構(gòu)成，協(xié)議、本地地址、本地端口、遠程地址、遠程端口。SO_REUSEADDR 僅僅表示可以重用本地本地地址、本地端口，整個相關(guān)五元組還是唯一確定的。所以，重啟后的服務(wù)程序有可能收到非期望數(shù)據(jù)。必須慎重使用 SO_REUSEADDR 選項。

舉例

例子1:測試上面第一種情況。

#include??
#include??
#include??
#include??
#include??
#define?MAXLINE?100?

int?main(int?argc,?char**?argv)?
{?
???int?listenfd,connfd;?
???struct?sockaddr_in?servaddr;?
???char?buff[MAXLINE+1];?
???time_t?ticks;?
???unsigned?short?port;?
???int?flag=1,len=sizeof(int);?

???port=10013;?

???if(?(listenfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))?==?-1)?

???{?
?????perror("socket");?
?????exit(1);?
???}?

???bzero(&servaddr,sizeof(servaddr));?
???servaddr.sin_family=AF_INET;?
???servaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);?
???servaddr.sin_port=htons(port);?

???if(?setsockopt(listenfd,?SOL_SOCKET,?SO_REUSEADDR,?&flag,?len)?==?-1)?
??{?
??????perror("setsockopt");?
??????exit(1);?
???}?

???if(?bind(listenfd,(struct?sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr))?==?-1)?
???{?
??????perror("bind");?
??????exit(1);?
???}?
???else?
??????printf("bind?call?OK!\n");?
??????
???if(?listen(listenfd,5)?==?-1)?
???{?
??????perror("listen");?
??????exit(1);?
???}?

???for(;;)?
???{?
??????if(?(connfd=accept(listenfd,(struct?sockaddr*)NULL,NULL))?==?-1)
??????{?
??????????perror("accept");?
??????????exit(1);?
??????}?
??????if(?fork()?==?0)/*child?process*/?
??????{?
????????close(listenfd);/*關(guān)閉監(jiān)聽套接字，子進程不需要。*/?
????????
????????ticks=time(NULL);?
????????snprintf(buff,100,"%.24s\r\n",ctime(&ticks));?
????????
????????write(connfd,buff,strlen(buff));?
????????close(connfd);?
????????
????????sleep(1);?
????????
????????execlp("run",NULL);?
????????perror("execlp");?
????????exit(1);?
?????}?
?????close(connfd);?
?????exit(0);/*?end?parent*/?
??}?
}?

gcc?123.c?-o?run
sudo?cp?run?/sbin
sudo?chmod?777?/sbin/run

測試：編譯為run程序，放到一個自己PATH環(huán)境變量里的某個路徑里，例如$HOME/bin，運行run，然后telnet localhost 10013看結(jié)果。

第一步 運行程序，此時程序阻塞在accept（）這個位置。

第二步 重新打開一個終端，執(zhí)行以下命令。

第三步：可以看到次異步運行的程序退出，并打印了bind call OK! 說明子進程被執(zhí)行，并且成功綁定了端口10013，驗證了第一種情況。

2. 第二種情況我沒有環(huán)境測，所以就不給測試程序了，大家有條件的可以自己寫一個來測試一下。

3. 測試第三種情況的程序 讀取本地ip地址

可以得到本地地址為：

eth0?：?192.168.43.171
lo??????:?127.0.0.1

測試代碼

#include??
#include??
#include??
#include??
#include??
#define?MAXLINE?100?

int?main(int?argc,?char**?argv)?
{?
???int?fd1,fd2;?
???struct?sockaddr_in?servaddr1,servaddr2;?
???char?buff[MAXLINE+1];?
???time_t?ticks;?
???unsigned?short?port;?
???int?flag=1,len=sizeof(int);?

???port=10013;?

???if(?(fd1=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))?==?-1)?
???{?
???????perror("socket");?
???????exit(1);?
???}?

???if(?(fd2=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))?==?-1)?
???{?
???????perror("socket");?
???????exit(1);?
???}?

???bzero(&servaddr1,sizeof(servaddr1));?
???bzero(&servaddr2,sizeof(servaddr2));?
???servaddr1.sin_family=AF_INET;?
???servaddr2.sin_family=AF_INET;?

???if(?inet_pton(AF_INET,?"127.0.0.1",?&servaddr1.sin_addr)?<=?0)?
?{?
??printf("inet_pton()?call?error:127.0.0.1\n");?
??exit(1);?
?}?

?if(?inet_pton(AF_INET,?"192.168.43.171",?&servaddr2.sin_addr)?<=?0)?
?{?
??printf("inet_pton()?call?error:128.160.1.230\n");?
??exit(1);?
?}?

?servaddr1.sin_port=htons(port);?
?servaddr2.sin_port=htons(port);?
?
?if(?setsockopt(fd1,?SOL_SOCKET,?SO_REUSEADDR,?&flag,?len)?==?-1)?
?{?
??perror("setsockopt");?
??exit(1);?
?}?

?if(?setsockopt(fd2,?SOL_SOCKET,?SO_REUSEADDR,?&flag,?len)?==?-1)?
?{?
??perror("setsockopt");?
??exit(1);?
?}?

?if(?bind(fd1,(struct?sockaddr*)&servaddr1,sizeof(servaddr1))?==?-1)
?{?
??perror("bind?fd1");?
??exit(1);?
?}?

?if(?bind(fd2,(struct?sockaddr*)&servaddr2,sizeof(servaddr2))?==?-1)
?{?
??perror("bind?fd2");?
??exit(1);?
?}?

?printf("bind?fd1?and?fd2?OK!\n");?
?
?/*put?other?process?here*/?
?getchar();?
?exit(0);/*?end?*/?
}?

執(zhí)行結(jié)果

4. 由于第四種情況只用于UDP的多播，和TCP的使用沒多大關(guān)系，所以就不寫測試例子了。自己有興趣的可以寫。