SO_REUSEADDR和SO_REUSEPORT选项

SO_REUSEADDR

（1）首先对于一个server服务进程来说，它的创建流程是

socket->bind ->listen->accept

创建监听套接字，bind一个指定端口，listen监听端口，为每个连接提供服务（一般会创建子进程）。当服务进程重启时，那么会重新执行一遍上面的流程，如果在创建socket后没有使用SO_REUSEADDR选项进行设置，再次进行bind就会失败。那么原因是什么？
首先需要了解一下TCP协议的4次挥手动作，如文章开头的图片所示，当一个连接在关闭时，会有4次挥手的过程，TIME_WAIT状态存在于关闭发起方发送完最后一个ACK，之所以需要有一个等待时间，是为了以防最后一个ACK丢包。如果最后一个ACK丢包了会导致接收方再次重发一个FIN包，如果发起方此时还在等待，那么将还有正常处理的机会。

正常关闭
主动close socket的一方再发送最后一个ACK后会进入TIME_WAIT，默认情况下，处于TIME_WAIT状态的端口是不能用来listen的。对于服务端listen socket来说，如果在执行close时，等待队列中没有对应的连接，那么状态会直接进入closed，此时再次使用bind操作时理论上是不会有异常的，但是当我们关闭listen socket时，如果不够幸运，等待队列中还有等待处理的连接，那么后续将执行TCP的正常关闭流程，并且服务端作为发起方，那么无疑最后是会进入到TIME_WAIT状态，并且等待一定时间确保接收方已经接收了最后的一个ACK。实际上对于应用来说，执行完close它就已经退出了，而TCP的关闭流程是由内核协议栈管理的，在这个TIME_WAIT的过程中，内核是不允许再次对该地址和端口进行bind的。
异常关闭
如果是异常kill掉进程，对于server端连接状态会直接变为TIME_WAIT，如果是client端异常关闭，那么会导致server端口状态在多个状态上都需要进行等待。因此除非我们显式的指定了SO_REUSEADDR，否则我们都无法在立即重启服务后执行bind操作。

以上这就是SO_REUSEADDR对于服务端来说存在的意义。

（2）对于client进程来说，创建套接字去连接某个监听套接口，一般操作为：

socket->connect

在连接到某个服务器端口上时，我们不用执行bind操作，内核会随机为客户端生成对应的本地地址和端口号。因此这个选项使用到的机会并不会很大，加入我们没有对socket执行该选项，那么主动关闭后，虽然处于TIME_WAIT状态，但是下次执行客户端区连接时，内核会重新为客户端随机产生其他的端口号去连接，所以大多数情况下是用不到的，除非我们想要在客户端也bind端口号。

杀死进程，保证client端执行主动关闭。那么重启进程后，除非上一个连接退出了TIME_WAIT状态，否则重启的进程在调用connect时候错误返回。
主动close socket的一方再发送最后一个ACK后会进入TIME_WAIT，默认情况下，处于TIME_WAIT状态的端口是不能用来LISTEN的。会遇到的问题处于TIME_WAIT的数量过多导致后续无法连接，可以通过tcp_max_syn_backlog修改等待队列长度（这个值包括了ESTABLISHED连接和半连接），还可以用tcp_max_tw_buckets配置项来清除处于TIME_WAIT的连接。
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,(const void *)&reuse , sizeof(int));

SO_REUSEPORT

对于服务器来说默认情况下一个PORT只能被一个服务进程所占用，那么为了增加服务的能力，可以使能该特性，让多个服务进程同时复用同一个端口，提升服务吞吐量。使能该选项可以让多进程或者多线程创建多个socket绑定到同一个PORT上，提高服务器的并发能力。该特性在kernel 3.9 中引入的，因此在旧版本的内核版本上不能会用。

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https://hea-www.harvard.edu/~fine/Tech/addrinuse.html