套接字的多种可选项
下列是针对SOL_SOCKET协议层的
| 可选项 | 描述 |
|---|---|
| SO_REUSEADDR | 允许重用本地地址和端口，即使之前的连接处于 TIME_WAIT 状态。 |
| SO_KEEPALIVE | 启用 TCP 连接的心跳检测功能，保持连接活动状态。 |
| SO_LINGER | 控制关闭连接时的行为。设置为 0 表示立即关闭连接，非零值则表示等待一段时间再关闭。 |
| SO_RCVBUF | 控制套接字接收缓冲区的大小。 |
| SO_SNDBUF | 控制套接字发送缓冲区的大小。 |
| SO_RCVTIMEO | 设置套接字接收操作的超时时间。 |
| SO_SNDTIMEO | 设置套接字发送操作的超时时间。 |
| SO_BROADCAST | 允许广播发送和接收。 |
| SO_DEBUG | 启用调试模式，在调试期间捕获套接字的调试信息。 |
| SO_ERROR | 获取套接字错误状态。 |
| SO_REUSEPORT | 允许多个套接字绑定到相同的地址和端口上。 |
| SO_TYPE | 获取套接字的类型。 |
下列是针对IPPROTO_TCP协议层的
| 可选项 | 描述 |
|---|---|
| TCP_NODELAY | 禁用 Nagle 算法，允许小数据包立即发送。 |
| TCP_MAXSEG | 设置 TCP 数据包的最大段长度（Maximum Segment Size，MSS）。 |
| TCP_KEEPALIVE | 启用 TCP 连接的心跳检测功能，保持连接活动状态。 |
| TCP_KEEPIDLE | 设置 TCP 连接的空闲时间阈值，超过阈值会发送心跳包。 |
| TCP_KEEPINTVL | 设置 TCP 心跳包的发送间隔。 |
| TCP_KEEPCNT | 设置 TCP 心跳包的发送次数，达到次数仍无响应则关闭连接。 |
| TCP_LINGER2 | 控制关闭连接时的行为。设置为 0 表示立即关闭连接，非零值则表示等待一段时间再关闭。 |
| TCP_SYNCNT | 设置 TCP 发送 SYN 数据包的最大次数。 |
下列是针对IPPROTO_IP协议层的
| 可选项 | 描述 |
|---|---|
| IP_TTL | 设置 IP 头部的生存时间（Time To Live），指定数据包在网络中可以传输的最大跳数。 |
| IP_HDRINCL | 控制应用程序是否提供自定义 IP 头部。 |
| IP_OPTIONS | 设置自定义 IP 选项。 |
| IP_RECVOPTS | 允许应用程序接收来自对方发送的 IP 选项。 |
| IP_RETOPTS | 允许应用程序发送自定义的返回路径 IP 选项。 |
| IP_PKTINFO | 允许应用程序获得接收到的数据包的相关信息，如源地址、目标地址和接口索引等。 |
| IP_RECVTOS | 允许应用程序接收来自对方发送的服务类型（Type of Service）字段。 |
| IP_RECVTTL | 允许应用程序接收来自对方发送的生存时间（Time To Live）字段。 |
| IP_MULTICAST_IF | 控制多播套接字的出站接口。 |
也许有些人看到上述表格会产生畏惧，但现在无需全部背下来或者理解。本章只会介绍少数几种选项的设置。
getsockopt&setsockopt
可选项的设置可以依照下面两个函数完成设置
下面函数是用于读取套接字可选项
#include<sys/socket.h>
int getsockopt(int sock,int level,int optname,void *optval,socklen_t*optlen);
//成功时返回0，失败时返回-1sock //用于查看选项套接字文件描述符level //查看可选项的协议层optname //要查看的可选项名optval //保存查看结果的缓冲地址值optlen //该变量中保存通过第四个参数返回的可选信息的字节数下面函数是用于设置可选项的函数
#include<sys/socket.h>
int setsockopt(int sock,int level,int optname,const void*optval,socklen_t optlen);
//成功时返回0，失败时返回-1sock //用于更改可选项的套接字文件描述符level //用于更改可选项协议层optname //要更改的可选项名optval //用于保存更改的可选项信息的缓冲地址值optlen //传递第四个参数的字节数具体的演示放在下一小节里面展示
SO_SNDBUF&SO_RCVBUF
SO_RCVBUF是输入缓冲大小相关可选项，SO_SNDBUF是输出缓冲大小相关可选项。用这两个可选项即可读取当前IO缓冲大小，可以进行更改。
下面的演示是获取具体缓冲大小
#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,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("Output buffer size: %d \n",snd_buf);return 0;
}void error_handling(char*message){fputs(message,stderr);fputc('\n',stderr);exit(1);
}下面的演示是修改具体缓冲大小
#include<"声明与上一个示例相同，故省略">
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);
}最后输出的结果可能会和我们设置的大小完全不同。因为再缓冲大小上需要谨慎处理，因此不会100%的按照我梦的请求设置缓冲大小，但也大致反映出了通过setsockopt函数设置缓冲大小。
SO_REUSEADDR
先描述一下前面章节的代码情景,让客户端先通知服务器端终止程序。在客户端控制台输入Q消息时调用close函数（参考第4章)，向服务器端发送FIN消息并经过四次握手过程。当然，输入CTRL+C时也会向服务器传递FIN消息。强制终止程序时，由操作系统关闭文件及套接字，此过程相当于调用close函数，也会向服务器端传递FIN消息。“但看不到什么特殊现象啊？”
是的，通常都是由客户端先请求断开连接，所以不会发生特别的事情。重新运行服务器端也
不成问题，但按照如下方式终止程序时则不同。
“服务器端和客户端已建立连接的状态下，向服务器端控制台输入CTRL+C，即强
制关闭服务器端。”
这主要模拟了服务器端向客户端发送FIN消息的情景。但如果以这种方式终止程序，那服务器端重新运行时将产生问题。如果用同一端口号重新运行服务器端，将输出“bind() error”消息，并且无法再次运行。但在这种情况下，再过大约3分钟即可重新运行服务器端。
上述2种运行方式唯一的区别就是谁先传输FIN消息，但结果却迥然不同，原因何在呢？
Time_wait状态
相信各位已经对四次握手有了很好的理解，现在再来描述一下上述过程。假设主机A是服务器端，因为是主机A向B发送FIN消息，故可以想象成服务器端在控制台输入CTRL+C。但问题是套接字经过四次握手过程后并非立即消除，而是要经过一段时间的Time-wait状态。当然，只有先断开连接的（先发送FIN消息的）主机才经过Time-wait状态。因此，若服务器端先断开连接，则无法立即重新运行。套接字处在Time-wait过程时，相应端口是下在使用的状态。因此，就像之前验证过的，bind函数调用过程中当然会发生错误。到底为什么会有Time-wait状态呢？
假设主机A向主机B传输ACK消息后立即消除套接字。但最后这条ACK消息在传递途中丢失，未能传给主机B。这时会发生什么？主机B会认为之前自己发送的FIN消息未能抵达主机A，维而试图重传。但此时主机A已是完全终止的状态，因此主机B永远无法收到从主机A最后传来的ACK消息。相反，若主机A的套接字处在Time-wait状态，则会向主机B重传最后的ACK消息，主机B也可以正常终止。基于这些考虑，先传输FIN消息的主句应经过Time-wait过程。
地址再分配
Time-wait看似重要，但并不一定讨人喜欢。考虑一下系统发生故障从而紧急停止的情况。这时需要尽快重启服务器端以提供服务，但因处于Time-wait状态而必须等待几分钟。因此，Time-wait并非只有优点，而且有些情况下可能引发更大问题。
在主机A的四次握手过程中，如果最后的数据丢失，则主机B会认为主机A未能收到自己发送的FIN消息，因此重传。这时，收到FIN消息的主机A将重启Time-wait计时器。因此，如果网络状况不理想，Time-wait状态将持续。
解决方案就是在套接字的可选项中更改SO_REUSEADDR的状态。适当调整该参数，可将Time-wait状态下的套接字端口号重新分配给新的套接字。SO_REUSEADDR的默认值为0（假），这就意味着无法分配Time-wait状态下的套接字端口号。因此需要将这个值改成1（真）。
只需要添加入如下代码即可
optlen=sizeof(option);
option=TRUE;
setsockopt(serv_sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,(void*)&option,optlen);基于Windows的实现
套接字可选项及其相关内容与操作系统无关，特别是本章的可选项，因此在Windows平台和Linux平台下并无区别。接下来介绍读取和设定的两个函数。
#include <winsock2.h>
int getsockopt(SOCKET sock, int level, int optname, char * optval, int * optlen);
//成功时返回0，失败时返回SOCKET_ERROR。sock //要查看可选项的套接字句柄。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地址值。optlen //向第四个参数optval传递的缓冲大小。调用结束后，该变量中保存通过第四个参数返回的可//选项字节数。可以看到，除了optval类型变成char指针外，与Linux中的getsockopt函数相比并无太大区别（Linux中是void型指针）。将Linux中的示例移植到Windows时，应做适当的类型转换。接下来给出setsockopt函数。
#include <winsock2.h>
int setsockopt(SOCKET sock, int level, int optname, const char* optval, int
optlen);
//成功时返回0，失败时返回SOCKET_ERROR。sock //要更改可选项的套接字句柄。level //要更改的可选项协议层。optname //要更改的可选项名。optval //保存要更改的可选项信息的缓冲地址值。optlen //传入第四个参数optval的可选项信息的字节数。setsockopt函数也与Linux版的毫无二致。
