socket选项SO_REUSEADDR和SO_REUSEPORT对比

本文深入探讨了TCP/UDP连接的基本概念,即五元组(协议,源地址,源端口,目标地址,目标端口)。重点讲解了BSD套接字实现标准中的SO_REUSEADDR和SO_REUSEPORT选项,解释了它们如何解决通配地址绑定问题,以及timewait状态下的端口复用。同时,对比了Linux与Windows平台下这两个选项的不同作用。

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首先,TCP/UDP连接是一个五元组(protocal, src addr, src port, dst addr, dst port)

BSD是其它socket实现标准的鼻祖,这里以BSD为例:


SO_REUSEADDR:
允许两个socket绑定(bind)到不完全相同的(ip, port)二元组
该选项有两个作用:
1. 允许前后两个socket绑定到通配地址(0.0.0.0)和具体的本地地址(192.168.1.102),未设置的话则通配地址和本地地址矛盾,第二次bind失败
2. 首先理解什么是timewait?
当调用close关闭socket的时候,内核发送缓冲区中可能还有数据未发送出去,
为了保证TCP的可靠性,在timewait时间内会继续发送数据,直到发完或超时。超时则强制关闭。
同时在timewait状态下,socket不会被释放,socket绑定的ip:端口也未释放
timewait默认是两分钟

SO_REUSEPORT:
运行任意数量的socket绑定到相同的(ip,port)二元组
前提是:每个socket都必须先设置SO_RESUSEPORT。
而SO_REUSEADDR只需要后面一个socket设置SO_REUSEADDR就能绑定成功。

windows平台只有SO_REUSEADDR,作用相当于(SO_REUSEADDR+SO_REUSEPORT)
设置了SO_REUSEADDR的socket即使其它的socket未设置SO_REUSEADDR也能绑定到其它socket已绑定的(ip,port)
为了避免安全问题,windows还提供了SO_EXCLUSIVEADDRUSE,让一个socket独占(ip,port)

个人理解:

linux下:SO_REUSEADDR主要用来解决timewait导致的绑定问题。SO_REUSEPORT也能解决timewait问题。

### SO_REUSEADDRSO_REUSEPORT的区别 在Python中,`SO_REUSEADDR``SO_REUSEPORT`是两个用于控制套接字行为的重要选项[^1]。 #### `SO_REUSEADDR` 此选项允许新的服务器绑定到最近被释放的地址上。当一个TCP连接终止时,在四次握手完成后的一段时间内(即TIME_WAIT状态),该端口仍然被认为处于占用状态。如果设置了`SO_REUSEADDR`标志,则可以绕过这一限制,使得同一进程或其他进程能够立即重用这个地址端口号组合。这有助于减少因等待时间窗口结束而导致的服务中断问题。 #### `SO_REUSEPORT` 相比之下,`SO_REUSEPORT`允许多个不同的进程创建各自的监听套接字,并让这些套接字共享同一个IP地址端口号。这意味着多个服务实例可以在相同网络接口上的同一端口接收数据包。这对于负载均衡场景特别有用,因为它可以让操作系统分发传入请求给各个处理单元,从而提高系统的并发性能可靠性。 为了更直观地理解两者之间的差异,下面给出一段简单的Python代码示例: ```python import socket def create_socket_with_option(option, value=True): sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 设置指定的socket选项 sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, option, int(value)) return sock # 创建带有SO_REUSEADDR选项的套接字 sock_reuseaddr = create_socket_with_option(socket.SO_REUSEADDR) # 创建带有SO_REUSEPORT选项的套接字 try: sock_reuseport = create_socket_with_option(socket.SO_REUSEPORT) except OSError as e: print(f"Error creating socket with SO_REUSEPORT: {e}") ``` 需要注意的是,并不是所有的平台都支持`SO_REUSEPORT`特性;因此,在实际应用之前应当先测试目标环境中是否可用。
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