网编(8)：套接字的多种可选项

套接字多种可选项

套接字可选项是分层的。IPPROTO_IP层可选项是IP协议相关事项，IP PROTO_ TCP层可选项是TCP协议相关的事项， SOL_SOCKET层是套接字相关的通用可选项。

getsockopt()/setsockopt()的选项	含义
IP_MULTICAST_TTL	设置多播组数据的TTL值
IP_ADD_MEMBERSHIP	在指定接口上加入组播组
IP_DROP_MEMBERSHIP	退出组播组
IP_MULTICAST_IF	获取默认接口或设置接口
IP_MULTICAST_LOOP	禁止组播数据回送

getsockopt & setsockopt

我们几乎可以针对表中的所有可选项进行读取( Get ) 和设置( Set ) (当然，有些可选项只能进行一种操作）。可选项的读取和设置通过如下2个函数完成。

获取函数：

#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-1 。

#sock用于查看选项套接字文件描述符。
#level要查看的可选项的协议层。
#optname要查看的可选项名。
#optval保存查看结果的缓冲地址值。
#optlen向第四个参数optval传递的缓冲大小。调用函数后，该变量中保存通过第四个参数返回的可选项信息的字节数。

设置函数：

#include <sys/socket.h>
int setsockopt(int sock, int level, int optname, canst void *optval, socklen_t optlen);
//成功时返回0, 失败时返回-1 。

#sock用于更改选项套接字文件描述符。
#level要更改的可选项的协议层。
#optname要更改的可选项名。
#optval保存更改结果的缓冲地址值。
#optlen向第四个参数optval传递的缓冲大小。调用函数后，该变量中保存通过第四个参数返回的可选项信息的字节数。

SO_SNDBUF & SO_RCVBUF

创建套接字将同时生成I/O缓冲。
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2个可选项既可以读取当前I/O缓冲大小，也可以进行更改。通过下列示例读取创建套接字时默认的I/O缓冲大小。

获取：

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);

len=sizeof(rcv_buf);
state=getsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, (void*)&rcv_buf, &len);

设置：

int sock;
int snd_buf=1024*3, rcv_buf=1024*3;
int state;

sock=socket(PF INET, SOCK_STREAM, 0);
state=setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, (void*)&rcv_buf, sizeof(rcv_buf));
state=setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (void*)&snd_buf, sizeof(snd_buf));

缓冲大小的设置需谨慎处理，因为不会完全按照我们的要求进行，只是通过调用setsockopt函数向系统传递我们的要求。如果把输出缓冲设置为0并如实反映这种设置， TCP协议将如何进行？如果要实现流控制和错误发生时的重传机制，至少要有一些缓冲空间吧？上述示例虽没有100%按照我们的请求设置缓冲大小，但也大致反映出了通过setsockopt函数设置的缓冲大小。

Nagle 算法

为防止因数据包过多而发生网络过载， Nagle算法在1984年诞生了。它应用于TCP层，非常简单。其使用与否会导致如图所示差异。

TCP套接字默认使用Nagle算法交换数据，因此最大限度地进行缓冲，直到收到ACK。图左侧正是这种情况。为了发送字符串"Nagle", 将其传递到输出缓冲。这时头字符"N" 之前没有其他数据（没有需接收的ACK ), 因此立即传输。之后开始等待字符"N" 的ACK消息，等待
过程中，剩下的"agle" 填入输出缓冲。接下来，收到字符"N" 的ACK消息后，将输出缓冲的"agle" 装入一个数据包发送。也就是说，共需传递4个数据包以传输l 个字符串。
接下来分析未使用Nagl~算法时发送字符串"Nagle" 的过程。假设字符"N" 到"e" 依序传到输出缓冲。此时的发送过程与AC幻妾收与否无关，因此数据到达输出缓冲后将立即被发送出去。从图右侧可以看到，发送字符串"Nagle" 时共需10个数据包。由此可知，不使用Na.gl~算法将对网络流量(Traffic: 指网络负载或混杂程度）产生负面影响。即使只传输1 个字节的数据，其头信息都有可能是几十个字节。因此，为了提高网络传输效率，必须使用Naglej访；。

但Nagle算法并不是什么时候都适用。根据传输数据的特性，网络流最未受太大影响时，不使用Nagle算法要比使用它时传输速度快。最典型的是“传输大文件数据＂。将文件数据传入输出缓冲不会花太多时间，因此，即便不使用Nagle算法，也会在装满输出缓冲时传输数据包。这不仅不会增加数据包的数撮，反而会在无需等待ACK的前提下连续传输，因此可以大大提高传输速度。
一般情况下，不适用Nag!~算法可以提高传输速度。但如果无条件放弃使用Nag!~算法，就会增加过多的网络流蜇，反而会影响传输。因此，未准确判断数据特性时不应禁用Nagle算法。

禁用Nagle 算法
刚才说过的“大文件数据“应禁用Nagley访坛换言之，如果有必要，就应禁用NagleJ访；。"Nagle算法使用与否在网络流量上差别不大，使用Nagle算法的传输速度更慢"
禁用方法非常简单。从下列代码也可看出，只需将套接字可选项TCP_NODELAY: 改为1 (真）即可。

int opt_val=l;
setsockopt(sock, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void*) &opt_val, sizeof(opt_val));

可以通过TCP NODELAY的值查看Nagle算法的设置状态。

int opt_val;
socklen_t opt_len;
opt_len=sizeof(opt_val);
getsockopt(sock, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void*) &opt_val, &opt_len);

如果正在使用Nagel算法, opt_ val变量中会保存0; 如果已禁用Nagle算法，则保存1 。

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