C/C++：TCP bind error：Address already in use
C/C++：TCP bind error：Address already in use
在编写、运行服务端程序时，经常会遇到的一个错误是：Address already in use.
Address already in use 是在调用bind系统调用时出现的错误。
原因有两个：
1.bind一个已经listen的端口
例如：
当前主机已经有服务器进程调用bind以及listen，在当前主机监听12500端口：
[jiang@localhost ~]$ netstat -an | grep 12500
tcp 0 0 0.0.0.0:12500 0.0.0.0:* LISTEN
你尝试在程序中再次调用bind，将12500端口和你的socket进行绑定，此时会产生系统调用错误：
[jiang@localhost ~]$ ./server/server
socket bind error=98(Address already in use)!!!
Code：
#include 编译 && 生成可执行文件：
[jiang@localhost server]$ gcc -o server server.c
连续调用两次server：
1）第一次：
[jiang@localhost server]$ ./server
server init ok, start to accept new connect...
bind成功，服务器进程正常运行，用netstat查看12500端口状态：
[jiang@localhost server]$ netstat -an | grep 12500
tcp 0 0 0.0.0.0:12500 0.0.0.0:* LISTEN
2）第二次：
[jiang@localhost server]$ ./server
socket bind error=98(Address already in use)!!!
bind失败，进程退出。
2.bind的目标端口是本主机本地socket连接中的端口
例如：
a）主机启动一个监听服务器；
b）连接请求到达，派生一个子进程来处理这个客户端连接；
c）监听服务器终止，但是子进程继续为现有连接的客户提供服务；
d）重启监听服务器；
在d）步骤之前，已经有一条（多条）正在连接的TCP连接：
五元组=》
客户端IP：客户端PORT：TCP：服务端IP：服务端PORT（12500）
当想要再次启动监听服务器对 bind 12500 进行调用将会失败，导致重启监听服务器失败。
也就是说，本机已经有一个连接的本端socket是12500端口，要再 bind 12500 将失败。
请看一个有意思的示例程序。
Code：
服务端程序见上文。
客户端程序：
#include 编译 && 生成可执行文件：
[jiang@localhost client]$ gcc -o client client.c
[jiang@localhost client]$ ll
total 16
-rwxrwxr-x. 1 jiang jiang 8476 May 14 14:09 client
-rw-rw-r--. 1 jiang jiang 1374 May 14 13:18 client.c
步骤如下：
a）启动监听服务器server：
[jiang@localhost server]$ ./server
server init ok, start to accept new connect...
[jiang@localhost ~]$ netstat -an | grep 12500
tcp 0 0 0.0.0.0:12500 0.0.0.0:* LISTEN
b）重启监听服务器server：
[jiang@localhost server]$ ./server
server init ok, start to accept new connect...
^C
[jiang@localhost server]$ ./server
server init ok, start to accept new connect...
[jiang@localhost ~]$ netstat -an | grep 12500
tcp 0 0 0.0.0.0:12500 0.0.0.0:* LISTEN
我们看到，按下Ctrl+C宕掉进程，并重启监听服务器成功。
c）执行客户端程序，链接服务端的服务端口，然后宕掉服务端进程：
[jiang@localhost client]$ ./client
connect to server ok!
connIdx=0
finRead(0): read FIN-Segment
[jiang@localhost server]$ ./server
server init ok, start to accept new connect...
accept one new connect(0)!!!
^C
d）此时在服务端快速地执行：
[jiang@localhost server]$ netstat -an | grep 12500
tcp 0 0 192.168.44.144:12500 192.168.44.144:52656 TIME_WAIT
e）快速重启监听服务器：
[jiang@localhost server]$ ./server
socket bind error=98(Address already in use)!!!
重启失败，Address already in use。
f）稍等1分钟左右，重启监听服务器：
[jiang@localhost server]$ ./server
server init ok, start to accept new connect...
重启成功。
概括来说：
1）如果没有客户端连接到服务器，那么可以不间断地重启服务器；
2）如果有客户端连接到服务器，那么服务端宕掉后，需要等待一段时间才可以 bind 12500 成功，重启成功。
原因：
监听服务程序中，是服务器主动对连接进行close，主动关闭连接，那服务器一侧就将进入到TIME_WAIT状态，持续2MSL。
当监听服务器宕掉时，连接还是会被内核所记录，也就是说，四次挥手还未完成，这个连接还未完整地走完四次挥手，还处于“连接中”的状态。
这种情况，实际和一条运行中的正常的TCP连接没啥区别，都未完成四次挥手流程。
当监听服务器进程重启，12500还被内核持有，也就 bind 12500 失败，重启监听服务器失败。
直到连接在2MSL时间之后（通常2MSL=1min）连接被内核释放，再次 bind 12500 将会成功。
如果没有客户端连接到服务器，当然可以随意起宕服务器！因为服务器一侧没有连接处于TIME_WAIT状态！12500随时可以串行地 bind 12500 成功。
如何避免？
设置套接字选项：SO_REUSEADDR。
在《UNIX网络编程：卷一 套接字联网API》一书中写到：
所有的TCP服务器都应当指定SO_REUSEADDR选项。
修改代码，在 bind 12500 前新增：
int flag = 1;
if (setsockopt(listen_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, sizeof(flag)) < 0)
{
printf("socket setsockopt error=%d(%s)!!!\n", errno, strerror(errno));
exit(1);
}
再次执行上面的步骤：
当有客户端连接被服务端处理并宕掉服务端进程，在服务端执行：
[jiang@localhost server]$ ./server
server init ok, start to accept new connect...
accept one new connect(0)!!!
^C
[jiang@localhost server]$ netstat -an | grep 12500
tcp 0 0 192.168.44.144:12500 192.168.44.144:52660 TIME_WAIT
此时重启服务端进程可以 bind 12500 成功吗？
可以成功。
即，SO_REUSEADDR起作用啦！