很久之前寫過以上：套接字socket的底層來龍去脈、sockfs文件系統的實現，可以作為本文的前置知識進行學習瀏覽。

先來一張本文中核心的一張圖，具體可以看后面文章的解釋：

本文從socket的bind系統調用進行分析，主要是了解一下bind背后，Linux內核是如何進行端口綁定、如何管理本地眾多的端口號。

先直觀感受bind系統調用背后的端口管理、端口復用

#include < stdio.h >
#include < stdlib.h >
#include < string.h >
#include < unistd.h >
#include < sys/socket.h >
#include < netinet/in.h >
#include < arpa/inet.h >
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    int sockfd_one;
    int err_log;
    sockfd_one = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //創建TCP套接字one
    if(sockfd_one < 0)
    {
    perror("sockfd_one");
    exit(-1);
    }
 
    // 設置本地網絡信息
    struct sockaddr_in my_addr;
    bzero(&my_addr, sizeof(my_addr));
    my_addr.sin_family = AF_INET;
    my_addr.sin_port = htons(8000);        // 端口為8000
    my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 
    // 綁定，端口為8000
    err_log = bind(sockfd_one, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
    if(err_log != 0)
    {
        perror("bind sockfd_one");
        close(sockfd_one);        
        exit(-1);
    }
 
    int sockfd_two;
    sockfd_two = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  //創建TCP套接字two
    if(sockfd_two < 0)
    {
        perror("sockfd_two");
        exit(-1);
    }
 
    // 新套接字sockfd_two，繼續綁定8000端口，綁定失敗
    // 因為8000端口已被占用，默認情況下，端口沒有釋放，無法綁定
    err_log = bind(sockfd_two, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
    if(err_log != 0)
    {
        perror("bind sockfd_two");
        close(sockfd_two);        
        exit(-1);
    }
 
    close(sockfd_one);
    close(sockfd_two);
 
    return 0;
}

可以看到端口重復綁定導致了第二個套接字創建失敗，我們通過setsockopt系統調用在創建socket后設置端口可復用：

int opt = 1;
// sockfd為需要端口復用的套接字
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const void *)&opt, sizeof(opt));

具體如下：

#include < stdio.h >
#include < stdlib.h >
#include < string.h >
#include < unistd.h >
#include < sys/socket.h >
#include < netinet/in.h >
#include < arpa/inet.h >
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    int sockfd_one;
    int err_log;
    sockfd_one = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //創建UDP套接字one
    if(sockfd_one < 0)
    {
    perror("sockfd_one");
    exit(-1);
    }
 
    // 設置本地網絡信息
    struct sockaddr_in my_addr;
    bzero(&my_addr, sizeof(my_addr));
    my_addr.sin_family = AF_INET;
    my_addr.sin_port = htons(8000);        // 端口為8000
    my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    
    // 在sockfd_one綁定bind之前，設置其端口復用
    int opt = 1;
    setsockopt( sockfd_one, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR, 
                    (const void *)&opt, sizeof(opt) );
 
    // 綁定，端口為8000
    err_log = bind(sockfd_one, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
    if(err_log != 0)
    {
        perror("bind sockfd_one");
        close(sockfd_one);        
        exit(-1);
    }
 
    int sockfd_two;
    sockfd_two = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  //創建UDP套接字two
    if(sockfd_two < 0)
    {
        perror("sockfd_two");
        exit(-1);
    }
 
    // 在sockfd_two綁定bind之前，設置其端口復用
    opt = 1;
    setsockopt( sockfd_two, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR, 
                    (const void *)&opt, sizeof(opt) );
    
    // 新套接字sockfd_two，繼續綁定8000端口，成功
    err_log = bind(sockfd_two, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr));
    if(err_log != 0)
    {
        perror("bind sockfd_two");
        close(sockfd_two);        
        exit(-1);
    }
    printf("two socket create success!n");
    close(sockfd_one);
    close(sockfd_two);
 
    return 0;
}

如上，兩個套接字綁定同一個端口都創建成功。下面將從bind出發分析bind是如何端口管理、復用的。