socket编程实战-bind端口占用问题

https://www.cnblogs.com/rockyching2009/p/11032230.html

一、背景

端对端的通信中存在的一个问题是：如何唯一地标识通信主体。对于socket，解决这个问题的方式是四元组：自身IP，自身端口，对方IP，对方端口。

在socket编程中，作为client，端口号是由操作系统管理和分配的，所以不存在端口占用的情况。如果作为server，在bind某个端口的时候，或多或少遇到过如下错误：

bind: Address already in use

在进程异常终止或重启网络服务的时候，出现上述问题的情况很常见；而作为服务端又需要进程马上步入正轨，这个问题就显得尤其重要。

二、原因及解决方案

/** From APUE */
int initserver(int type, const struct sockaddr *addr, socklen_t alen)
{
	int fd;
	if ((fd = socket(addr->sa_family, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
		perror("socket");
		return (-1);
	}

	if (bind(fd, addr, alen) < 0) {
		perror("bind");
		goto errout;
	}

	if (listen(fd, SOMAXCONN) < 0) {
		perror("listen");
		goto errout;
	}

	return (fd);

errout:
	err = errno;
	close(fd);
	errno = err;
	return(-1);
}

以上代码段，进程终止后立即投入运行的话，就会产生开篇说的问题。原因在APUE这本书也有提及：

Normally, the implementation of TCP will prevent us from binding the same address until a timeout expires,
which is usually on the order of several minutes.

同时也提供了解决方法，给socket设置SO_REUSEADDR属性：

int reuse = 1;
setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(int);

三、未完再续

但是，如果你的进程调用了fork()或system()函数，上述方案则无能为力。

对于子进程，创建成功后将复制父进程的数据空间、堆和栈副本，这其中也包括文件描述符（fork过程）；而且，一般我们fork子进程后接着执行一个新程序（execve过程），这就导致copy过来的文件描述符一直无法关闭，如此即使父进程终止，其监听的socket也无法释放，进而相应端口一直处于Listen状态（netstat命令），导致进程无法bind指定端口。

知道了原因，对症下药即可：创建的子进程execve时禁止对文件描述符的复制，即close-on-exec。

在Linux系统中，这是通过fcntl()设置文件描述符的FD_CLOEXEC标志实现：

int set_cloexec(int fd)
{
	int val;

	val = fcntl(fd, F_GETFD, 0);
	val |= FD_CLOEXEC; /* enable close-on-exec */
	return fcntl(fd, F_SETFD, val);
}

莎翁说：简洁是智慧的灵魂，上面一段毕竟显得臃肿，所以socket引入了SOCK_CLOEXEC实现同样的功能

对于通过open()函数创建的文件描述符，可以设置flags入参O_CLOEXEC选项达到close-on-exec的目的。

参考资料

1、man 2 open

2、《UNIX环境高级编程》