Linux socket编程 套接字选项

目录

1. 套接字选项概述

有很多方法来获取和设置套接字的选项, 以影响套接字行为:

  • getsockopt和setsocketopt;
  • fcntl;
  • ioctl;

2. getsockopt和setsockopt

2个函数仅用于套接字, 分别用于获取和设置套接字选项

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

int getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);
  • 参数
    sockfd 一个打开的套接字描述符
    level 级别, 指定系统中解释选项的代码或为通用套接字代码, 或为某个特定于协议的代码(e.g. IPv4/6, TCP, STCP)
    optval 指向某个变量(optval)的指针, setsockopt从optval中取得选项待设置的新值, getsockopt则把已获得的选项当前值存放到*optval中
    optlen 对setsockopt是值参数, 对getsockopt是值-结果参数, 用于指明optval的大小

套接字选项粗分为2个基本类型: 启用或进制某个特性的二元选项, 称为标志选项; 取得并返回我们可以设置或检查的特定值的选项, 称为值选项.

套接字层和IP层的套接字选项汇总表:

leve级别 optname选项名 get set 说明 标志 数据类型
SOL_SOCKET SO_BROADCAST · · 允许发送广播数据报 · int
SOL_SOCKET SO_DEBUG · · 开启调试跟踪 · int
SOL_SOCKET SO_DONTROUTE · · 绕过外出路由表查询 · int
SOL_SOCKET SO_ERROR · 获取待处理错误并清除 int
SOL_SOCKET SO_KEEPALIVE · · 周期性测试连接是否仍存活 · int
SOL_SOCKET SO_LINEGER · · 若有数据待发送, 则延迟关闭 linger{}
SOL_SOCKET SO_OOBINLINE · · 让接收到的带外数据继续在线留存 · int
SOL_SOCKET SO_RCVBUF · · 接收缓冲区大小 int
SOL_SOCKET SO_SNDBUF · · 发送缓冲区大小 int
SOL_SOCKET SO_RCVLOWAT · · 接收缓冲区低水位标记 int
SOL_SOCKET SO_SNDLOWAT · · 发送缓冲区低水位标记 int
SOL_SOCKET SO_RCVTIMEO · · 接收超时 timeval{}
SOL_SOCKET SO_SNDTIMEO · · 发送超时 timeval{}
SOL_SOCKET SO_REUSEADDR · · 允许重用本地地址 · int
SOL_SOCKET SO_REUSEPORT · · 允许重用本地端口 · int
SOL_SOCKET SO_TYPE · 取得套接字类型 int
SOL_SOCKET SO_USELOOPBACK · · 路由套接字取得所发送数据的副本 · int
IPPROTO_IP IP_HDRINCL · · 随数据包含的IP首部 · int
IPPROTO_IP IP_OPTIONS · · IP首部选项
IPPROTO_IP IP_RECVDSTADDR · · 返回目的IP地址 · int
IPPROTO_IP IP_RECVIF · · 返回接收接口索引 · int
IPPROTO_IP IP_TOS · · 服务类型和优先权 int
IPPROTO_IP IP_TTL · · 存活时间 int
IPPROTO_IP IP_MULTICAST_IP · · 指定外出接口 in_addr{}
IPPROTO_IP IP_MULTICAST_TTL · · 指定外出TTL u_char
IPPROTO_IP IP_MULTICAST_LOOP · · 指定是否环回 u_char
IPPROTO_IP IP_ADD_MEMBERSHIP · 加入多播组 ip_mreq{}
IPPROTO_IP IP_DROP_MEMBERSHIP · 离开多播组 ip_mreq{}
IPPROTO_IP IP_BLOCK_SOURCE · 阻塞多播源 ip_mreq_source{}
IPPROTO_IP IP_UNBLOCK_SOURCE · 开通多播源 ip_mreq_source{}
IPPROTO_IP IP_ADD_SOURCE_MEMBERSHIP · 加入源特定多播组 ip_mreq_source{}
IPPROTO_IP IP_DROP_SOURCE_MEMBERSHIP · 离开源特定多播组 ip_mreq_source{}
IPPROTO_ICMPV6 ICMP6_FILTER · · 指定待传递的ICMPv6消息类型 icmp6_filter{}
IPPROTO_IPV6 IPV6_CHECKSUM · · 用于原始套接字的校验和字段偏移 int
IPPROTO_IPV6 IPV6_DONTFRAG · · 丢弃大的分组而非将其分片 · int
IPPROTO_IPV6 IPV6_NEXTHOP · · 指定下一跳地址 sockaddr_in6{}
IPPROTO_IPV6 IPV6_PATHMTU · 获取当前路径MTU ip6_mtuinfo{}
IPPROTO_IPV6 IPV6_RECVDSTOPTS · · 接收目的地选项 · int
IPPROTO_IPV6 IPV6_RECVHOPLIMIT · · 接收单播跳限 · int
IPPROTO_IPV6 IPV6_RECVHOPOPTS · · 接收步跳选项 · int
IPPROTO_IPV6 IPV6_RECVPATHMTU · · 接收路径MTU · int
IPPROTO_IPV6 IPV6_RECVPKTINFO · · 接收分组信息 · int
IPPROTO_IPV6 IPV6_RECVRTHDR · · 接收源路径 · int
IPPROTO_IPV6 IPV6_RECVTCLASS · · 接收流通类别 · int
IPPROTO_IPV6 IPV6_UNICAST_HOPS · · 默认单播跳限 int
IPPROTO_IPV6 IPV6_USE_MIN_MTU · · 使用最小MTU · int
IPPROTO_IPV6 IPV6_V6ONLY · · 禁止v4兼容 · int
IPPROTO_IPV6 IPV6_XXX · · 黏附性辅助数据
IPPROTO_IPV6 IPV6_MULTICAST_IF · · 指定外出接口 u_int
IPPROTO_IPV6 IPV6_MULTICAST_HOPS · · 指定外出跳限 int
IPPROTO_IPV6 IPV6_MULTICAST_LOOP · · 指定是否环回 · u_int
IPPROTO_IPV6 IPV6_JOIN_GROUP · 加入多播组 ipv6_mreq{}
IPPROTO_IPV6 IPV6_LEAVE_GROUP · 离开多播组 ipv6_mreq{}
IPPROTO_IP或
IPPROTO_IPV6		 MCAST_JOIN_GROUP · 加入多播组 group_req{}
IPPROTO_IP或
IPPROTO_IPV6		 MCAST_LEAVE_GROUP · 离开多播组 group_source_req{}
IPPROTO_IP或
IPPROTO_IPV6		 MCAST_BLOCK_GROUP · 阻塞多播组 group_source_req{}
IPPROTO_IP或
IPPROTO_IPV6		 MCAST_UNBLOCK_GROUP · 开通多播组 group_source_req{}
IPPROTO_IP或
IPPROTO_IPV6		 MCAST_JOIN_SOURCE_GROUP · 加入源特定多播组 group_source_req{}
IPPROTO_IP或
IPPROTO_IPV6		 MCAST_LEAVE_SOURCE_GROUP · 离开源特定多播组 group_source_req{}
IPPROTO_TCP TCP_MAXSEG · · TCP最大分节大小 int
IPPROTO_TCP TCP_NODELAY · · 禁止Nagle算法 · int
IPPROTO_SCTP SCTP_ADAPTION_LAYER · · 适配层指示 stcp_setadaption{}
IPPROTO_SCTP SCTP_ASSOCINFO · 检查并设置关联信息 stcp_assocparams{}
IPPROTO_SCTP SCTP_AUTOCLOSE · · 自动关闭操作 int
IPPROTO_SCTP SCTP_DEFAULT_SEND_PARAM · · 默认发送参数 stcp_sndrcvinfo{}
IPPROTO_SCTP SCTP_DISABLE_FRAGMENTS · · SCTP分片 · int
IPPROTO_SCTP SCTP_EVENTS · · 感兴趣事件的通知 sctp_event_subscribe{}
IPPROTO_SCTP SCTP_GET_PEER_ADDR_INFO 获取对端地址状态 sctp_paddrinfo{}
IPPROTO_SCTP SCTP_I_WANT_MAPPED_V4_ADDR · · 映射的v4地址 · int
IPPROTO_SCTP SCTP_INTTMSG · · 默认的INIT参数 sctp_initmsg{}
IPPROTO_SCTP SCTP_MAXBURST · · 最大猝发大小 int
IPPROTO_SCTP SCTP_MAXSEG · · 最大分片大小 int
IPPROTO_SCTP SCTP_NODELAY · · 禁止Nagle算法 · int
IPPROTO_SCTP SCTP_PEER_ADDR_PARAMS · 对端地址参数 sctp_paddrparams{}
IPPROTO_SCTP SCTP_PRIMARY_ADDR · 主目的地址 sctp_setprim{}
IPPROTO_SCTP SCTP_RTOINFO · RTO信息 sctp_rtoinfo{}
IPPROTO_SCTP SCTP_SET_PEER_PRIMARY_ADDR · 对端的主目的地址 sctp_setpeerprim{}
IPPROTO_SCTP SCTP_STATUS · 获取关联状态 sctp_status{}

说明:

  1. 数据类型形如linger{}, 表示struct linger;
  2. 标有"标志"的列指出一个选项是否为标志选项. 当给这些标志选项调用getsockopt函数时, *optval是一个整数. *optval中返回的值为0, 表示相应的选项被禁止, 不为0表示相应的选项被启用;
  3. setsockopt函数需要一个不为0 的optval值来启用选项, 为0 的optval来禁止选项;
  4. 如果"标志"列不含"·", 那么相应选项用于在用户进程与系统之间传递所指定数据类型的值;

3. 检查选项是否受支持并获取默认值

思路: 利用getsockopt 获取每个level对应的选项名, 如果没有出错, 则证明支持该选项; 如果出错, 则说明不支持. 如果读取出来的值大小, 跟选项汇总表不一致, 则表明可能有哪里出问题, 打印出来.
一个sockopt的判断伪代码

sockfd = socket();

if (getsockopt(fd, opt_level, opt_name, &val, &len) < 0) {
    // getsockopt error
    ...
}
else {
// no getsockopt error
// print opt_val_str
}

如果IPV6_DONTFRAG, SCTP_AUTOCLOSE等宏定义无法识别, 请确认安装好libsctp-dev, lksctp-tools库后, 然后#include <netinet/sctp.h>
安装命令, 详见 Unix下基于SCTP socket的通信：一对一场景 | 简书

$ sudo apt-get install libsctp-dev lksctp-tools

源代码:

#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/tcp.h>
#include <netinet/sctp.h>

/* UNP官方代码 */
#include "ourhdr.h" 

union val {
    int i_val;
    long l_val;
    struct linger linger_val;
    struct timeval timeval_val;
} val;

int Socket(int domain, int type, int protocol);
static char *sock_str_flag(union val *, int);
static char *sock_str_int(union val *, int);
static char *sock_str_linger(union val *, int);
static char *sock_str_timeval(union val *, int);

/**
* 自定义结构sock_opts, 包含了获得或输出套接字选项的所有信息
*/
struct sock_opts {
    const char *opt_str; /// 字符名称
    int opt_level; /// 级别
    int opt_name;  /// 名称
    char *(*opt_val_str)(union val *, int); /// 函数指针, 用于输出
} sock_opts[] = {
    {"SO_BROADCAST",  SOL_SOCKET,  SO_BROADCAST,     sock_str_flag},
    {"SO_DEBUG",      SOL_SOCKET,  SO_DEBUG,         sock_str_flag},
    {"SO_DONTROUTE",  SOL_SOCKET,  SO_DONTROUTE,     sock_str_flag},
    {"SO_ERROR",      SOL_SOCKET,  SO_ERROR,         sock_str_int },
    {"SO_KEEPALIVE",  SOL_SOCKET,  SO_KEEPALIVE,     sock_str_flag},
    {"SO_LINGER",     SOL_SOCKET,  SO_LINGER,        sock_str_linger},
	{"SO_OOBINLINE",  SOL_SOCKET,  SO_OOBINLINE,     sock_str_flag},
	{"SO_RCVBUF",     SOL_SOCKET,  SO_RCVBUF,        sock_str_int },
	{"SO_SNDBUF",     SOL_SOCKET,  SO_SNDBUF,        sock_str_int },
	{"SO_RCVLOWAT",   SOL_SOCKET,  SO_RCVLOWAT,      sock_str_int },
	{"SO_SNDLOWAT",   SOL_SOCKET,  SO_SNDLOWAT,      sock_str_int },
	{"SO_RCVTIMEO",   SOL_SOCKET,  SO_RCVTIMEO,      sock_str_timeval },
	{"SO_SNDTIMEO",   SOL_SOCKET,  SO_SNDTIMEO,      sock_str_timeval },

	{"SO_REUSEADDR",  SOL_SOCKET,  SO_REUSEADDR,     sock_str_flag },
#ifdef SO_REUSEPORT
	{"SO_REUSEPORT",  SOL_SOCKET,  SO_REUSEPORT,     sock_str_flag},
#else
	{"SO_REUSEPORT",  0,  		   0,     			 NULL},
#endif

	{"SO_TYPE",  	  SOL_SOCKET,  SO_TYPE,       	 sock_str_int },
#ifdef SO_USELOOPBACK
	{"SO_USELOOPBACK",SOL_SOCKET,  SO_USELOOPBACK,   sock_str_flag},
#else
	{"SO_USELOOPBACK",  0,  		   0,     			 NULL},
#endif

	{"IP_TOS",  	  IPPROTO_IP,  IP_TOS,     	     sock_str_int },
	{"IP_TTL",  	  IPPROTO_IP,  IP_TTL,  	     sock_str_int },

	{"IPV6_DONTFRAG", 		IPPROTO_IPV6, IPV6_DONTFRAG,    	 sock_str_flag},
	{"IPV6_UNICAST_HOPS",  	IPPROTO_IPV6, IPV6_UNICAST_HOPS,     sock_str_int },
	{"IPV6_V6ONLY",  		IPPROTO_IPV6, IPV6_V6ONLY,     		 sock_str_flag},
	
	{"TCP_MAXSEG",   IPPROTO_TCP,  TCP_MAXSEG,        sock_str_int },
	{"TCP_NODELAY",  IPPROTO_TCP,  TCP_NODELAY,      sock_str_flag},

	{"SCTP_AUTOCLOSE",  IPPROTO_SCTP,  SCTP_AUTOCLOSE,     sock_str_int },
#ifdef SCTP_MAXBURST
	{"SCTP_MAXBURST",   IPPROTO_SCTP,  SCTP_MAXBURST,      sock_str_int },
#else
	{"SCTP_MAXBURST",  0,  		   0,     			 NULL},
#endif

	{"SCTP_MAXSEG",  	IPPROTO_SCTP,  SCTP_MAXSEG,    	   sock_str_int },
	{"SCTP_NODELAY",    IPPROTO_SCTP,  SCTP_NODELAY,       sock_str_flag},

	{NULL, 				0, 			   0, 				   NULL}
};

int main()
{
    int fd;
    socklen_t len;
    struct sock_opts *ptr;

    for (ptr = sock_opts; ptr->opt_str != NULL; ++ptr) {
        printf("%s: ", ptr->opt_str);
        if (ptr->opt_val_str == NULL) {
            printf("(undefined)
");
        }
        else {
            switch(ptr->opt_level) {
            case SOL_SOCKET:
            case IPPROTO_IP:
            case IPPROTO_TCP:
                fd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
                break;

#ifdef IPV6
            case IPPROTO_IPV6:
                fd = Socket(AF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
                break;
#endif
#ifdef IPPROTO_SCTP
            case IPPROTO_SCTP:
                fd = Socket(AF_INET, SOCK_SEQPACKET, IPPROTO_SCTP);
                break;
#endif
            default:
                // err_quit("Can't create fd for level %d
", ptr->opt_level);
				fprintf(stderr, "Can't create fd for level %d
", ptr->opt_level);
            }

            len = sizeof(val);
			
			// if (fd < 0) continue;

            if (getsockopt(fd, ptr->opt_level, ptr->opt_name, &val, &len) == -1) {
                err_ret("getsockopt error");
            }
            else {
                printf("default = %s
", (*ptr->opt_val_str)(&val, len));
            }

            close(fd);
        }
    }
    
    return 0;
}

int Socket(int domain, int type, int protocol)
{
    int fd = socket(domain, type, protocol);

    if (fd < 0) {
        perror("socket error");
        return -1;
    }

    return fd;
}


static char strres[128];
static char *sock_str_flag(union val *ptr, int len) 
{
    if (len != sizeof(int)) 
        snprintf(strres, sizeof(strres), "size (%d) not sizeof(int)", len);
    else 
        snprintf(strres, sizeof(strres), "%s", (ptr->i_val == 0) ? "off": "on");

    return strres;
}

static char *sock_str_int(union val *ptr, int len)
{
    if (len != sizeof(int)) 
        snprintf(strres, sizeof(strres), "size (%d) not sizeof(int)", len);
    else 
        snprintf(strres, sizeof(strres), "%d	", ptr->i_val);

    return strres;
}

static char *sock_str_linger(union val *ptr, int len)
{
    if (len != sizeof(struct linger)) 
        snprintf(strres, sizeof(strres), "size (%d) not sizeof(struct linger)", len);
    else 
        snprintf(strres, sizeof(strres), "l_onoff = %d, l_linger = %d	", ptr->linger_val.l_onoff, ptr->linger_val.l_linger);

    return strres;
}

static char *sock_str_timeval(union val *ptr, int len)
{
    if (len != sizeof(struct timeval)) 
        snprintf(strres, sizeof(strres), "size (%d) not sizeof(struct timeval)", len);
    else 
        snprintf(strres, sizeof(strres), "%ld sec, %ldusec	", ptr->timeval_val.tv_sec, ptr->timeval_val.tv_usec);

    return strres;
}

运行结果:

SO_BROADCAST: default = off
SO_DEBUG: default = off
SO_DONTROUTE: default = off
SO_ERROR: default = 0	
SO_KEEPALIVE: default = off
SO_LINGER: default = l_onoff = 0, l_linger = 0	
SO_OOBINLINE: default = off
SO_RCVBUF: default = 131072	
SO_SNDBUF: default = 16384	
SO_RCVLOWAT: default = 1	
SO_SNDLOWAT: default = 1	
SO_RCVTIMEO: default = 0 sec, 0usec	
SO_SNDTIMEO: default = 0 sec, 0usec	
SO_REUSEADDR: default = off
SO_REUSEPORT: default = off
SO_TYPE: default = 1	
SO_USELOOPBACK: (undefined)
IP_TOS: default = 0	
IP_TTL: default = 64	
Can't create fd for level 41
IPV6_DONTFRAG: getsockopt error: Bad file descriptor
Can't create fd for level 41
IPV6_UNICAST_HOPS: getsockopt error: Bad file descriptor
Can't create fd for level 41
IPV6_V6ONLY: getsockopt error: Bad file descriptor
TCP_MAXSEG: default = 536	
TCP_NODELAY: default = off
SCTP_AUTOCLOSE: default = 0	
SCTP_MAXBURST: (undefined)
SCTP_MAXSEG: default = size (8) not sizeof(int)
SCTP_NODELAY: default = off

4. 常用套接字选项

4.1 SO_REUSEADDR 选项

可通过设置SO_REUSEADDR 选项，强制使用被处于TIME_WAIT状态的连接占用的socket地址。即使sock处于TIME_WAIT状态，与之绑定的socket地址，也可以立即被重用。也可以通过修改内核参数/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle，来快速回收被关闭的socket，从而使得TCP连接不进入TIME_WAIT状态，进而允许应用程序立即重用本地socket地址。
常见场景：bind地址失败，还能继续对该sock fd进行bind。因为bind会改变套接字内部状态，如果不加上SO_REUSEADDR 选项，无法立即用于重新bind。

重用本地址方法：

int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
assert(sock >= 0);
int reuse = 1;
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse));

struct sockaddr_in address;
bzero(&address, sizeof(address));
address.sin_family = AF_INET;
inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr);
address.sin_port = htons(port);
int ret = bind(sock, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address)); /* SO_REUSEADDR选项可以让bind地址失败后，还能继续bind */

4.2 SO_RCVBUF, SO_SNDBUF 选项

SO_RCVBUF表示TCP接收缓冲区大小；
SO_SNDBUF表示TCP发送缓冲区大小；

用setsockopt设置TCP接收缓冲区和发送缓冲区大小时，系统会将其值加倍，并且不得小于某个最小值。
TCP接收缓冲区最小值256byte， 发送缓冲区最小值2048byte（对于不同系统，值可能不一样）。
这样做的目的在于：确保一个TCP连接有足够的空闲缓冲区来处理拥塞（i.g. 快速重传算法就期望TCP接收缓冲区至少容纳4个大小为SMSS的TCP报文段）。
可以通过内核参数/proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem和/proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem，来修改TCP接收缓冲区、发送缓冲区的大小没有限制。

修改TCP发送缓冲区的客户端程序，关键代码：

typedef struct sockaddr SA;

int sendbuf = atoi(arg[3]); 
int len = sizeof(sendbuf);
/* 先设置TCP发送缓冲区大小，然后立即读取 */
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, &sendbuf, sizeof(sendbuf)); /* 单位byte */
getsockopt(sock, SOL_SOCKET, &sendbuf, (socklen_t *)&len);

printf("TCP send buffer size after setting is %d
", sendbuf);

if (connect(sock, (SA *)&servaddr, sizeof(servaddr)) != -1) { /* tcp connect server */
...
 
}
...

修改TCP接收缓冲区的服务器程序，关键代码：

int recv = atoi(argv[3]);
int len = sizeof(len);
/*  先设置接收缓冲区大小，然后立即读取 */
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &recvbuf, sizeof(recvbuf)); /* 单位byte */
getsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &recvbuf, (socklen_t *)&len);

printf("TCP receive buffer size after setting is %d
", recvbuf);

bind(sock, (SA *)&servaddr, sizeof(servaddr));
...

4.3 SO_RCVLOWAT, SO_SNDLOWAT 选项

SO_RCVLOWAT 表示TCP接收缓冲区的低水平位标记，默认值1byte
SO_SNDLOWAT 表示TCP发送缓冲区的低水平位标记，默认值1byte

这2个选项，用于判断socket是否可读，或可写：
当TCP接收缓冲区中，可读数据的总数 > 低水平位标记时，IO系统将通知应用程序可从对应socket读取数据；
当TCP发送缓冲区中，空闲空间 > 低水平位标记时， IO系统将通知应用程序可写数据到socket；

4.4 SO_LINGER 选项

SO_LINGER 选项用于控制close关闭TCP连接时的行为。默认情况，调用close关闭socket时，会立即返回，TCP模块负责把socket对应的发送缓冲区残留数据发送给对方。

setsockopt/getsockopt 设置/获取SO_LINGER选项值时，要传递给一个linger类型的结构体，其定义如下：

#include <sys/socket.h>
struct linger {
    int l_onoff;  /* 开启（非0），关闭（0）该选项 */
    int l_linger; /* 滞留时间 */
};

1）l_onoff值为0，此时SO_LINGER选项不起作用，close用默认行为来关闭socket；
2）l_onoff值非0，linger_为0，此时调用close立即返回，TCP模块将丢弃被关闭socket发送缓冲区中的数据，同时给对端发送一个RST分节。---- 终止异常连接。
3）l_onoff值非0，l_linger > 0，此时close行为取决于2个条件：
1.被关闭的socket对应发送缓冲区，是否还有残留数据；
2.该socket是阻塞，还是非阻塞的。
对于阻塞socket，close将等待一段长为l_linger的时间，直到TCP模块发送完所有残留数据，并得到对端确认，那么close将返回-1，且errno被设置为EWOULDBLOCK。 如果socket是非阻塞的，close将立即返回，此时需要根据其返回值和errno来判断残留数据是否已经发送完毕。

5. fcntl函数和ioctl

fcntl函数可执行各种描述符控制操作.

fcntl, ioctl和路由套接字操作汇总表:

操作 fcntl ioctl 路由套接字 POSIX
设置套接字为非阻塞式I/O型 F_SETFL, O_NONBLOCK FIONBIO fcntl
设置套接字为信号驱动式I/O型 F_SETFL, O_ASYNC FIOASYNC fcntl
设置套接字属主 F_SETDOWN SIOCSPGRP或
FIOSETOWN		 fcntl
获取套接字属主 F_GETDOWN SIOCSPGRP或
FIOSETOWN		 fcntl
获取套接字接收缓冲区的字节数 FIONREAD fcntl
测试套接字是否处于带外标志 SIOCATMARK sockatmark
获取接口列表 SIOCGIFCONF sysctl
接口操作 SIOC[GS]IFxxx
ARP高速缓存操作 SIOCxARP RTM_xxx
路由表操作 SIOCxxxxRT RTM_xxx

说明:
1)前6个操作可由任何进程应用于套接字, 接着2个接口操作较少见, 最后2个操作(ARP和路由表操作)由ifconfig, route之类管理程序执行;
2)POSIX一列表明是POSIX规定的方法, 推荐使用;
3)sockatmark作为测试是否处于带外标志的首选方法;

5.1 fcntl与socket网络编程

fcntl提供了与socket编程相关的特性:

  • 非阻塞式I/O
    以F_SETFL方式设置选项O_NONBLOCK文件状态标志

  • 信号驱动式I/O
    以F_SETFL方式设置选项O_ASYNC, 套接字一旦状态变化, 内核就产生一个SIGIO信号

  • 以F_SETDOWN指定用于接收SIGIO和SIGURG信号的套接字属主(pid或pgid).
    F_GETDOWN返回套接字当前属主

5.2 fcntl函数

  • 原型
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

  • 参数
    命令cmd有多种用途, 其中跟socket编程相关的:
    1)获取文件标志: F_GETFL命令获取由F_SETFL命令设置的文件标志;
    2)影响套接字描述符: O_NONBLOCK(非阻塞式IO), O_ASYNC(信号驱动式IO);

  • 返回值
    成功时, 返回值为0, 参数输出取决于cmd命令; 失败时, 返回-1, errno被设置.

5.3 fcntl使用示例

fcntl开启非阻塞IO的典型代码:

int flags;

if ((flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0)) < 0) {
    err_sys("F_GETFL error");
}

flags |= O_NONBLOCK;

if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0) {
    err_sys("F_SETFL error");
}

关闭非阻塞IO标志的典型代码:

int flags;

if ((flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0)) < 0) {
    err_sys("F_GETFL error");
}

flags &= ~O_NONBLOCK;

if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0) {
    err_sys("F_SETFL error");
}

参考

《UNP》, 《Linux高性能服务器编程》

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原文地址：https://www.cnblogs.com/fortunely/p/14856765.html