1. getsocketopt and setsockopt Functions

#include <sys/socket.h>

/**
 * @brief get option for the socket referred to by the file 
 *        descriptor sockfd
 * @param level: the general code or some protocol-specific
 *        code (e.g. IPv4, IPv6, TCP)
 * @param optname: the name of socket option
 * @param optval: a pointer to a variable from which the new
 *        value of the option
 */
int getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void *optval, 
               socklen_t *optlen);

/**
 * @brief set option for the socket referred to by the file
 *        descriptor sockfd
 */
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval,
               socklen_t optlen);

以下是getsockopt()和setsockopt()所能操作的所有socket options:

level optname get set Description Flag Datatype
SOL_SOCKET SO_BROADCAST ✔ ✔ Permit sending of broadcasr datagram ✔ int
SO_DEBUG ✔ ✔ Enable debug tracing ✔ int
SO_DONTROUTE ✔ ✔ Bypass routing table lookup ✔ int
SO_ERROR ✔ Get pending error and clear int
SO_KEEPALIVE ✔ ✔ Periodically test if connection alive ✔ int
SO_LINGER ✔ ✔ Linger on close if data to send struct linger
SO_OOBINLINE ✔ ✔ Leave received out-of-band data inline ✔ int
SO_RCVBUF ✔ ✔ Receive buffer size int
SO_SNDBUF ✔ ✔ Send buffer size int
SO_RCVLOMAT ✔ ✔ Send buffer low-water mark int
SO_SNDLOMAT ✔ ✔ Receive buffer low-water mark int
SO_RCVTIMEO ✔ ✔ Receive timeout struct timeval
SO_SNDTIMEO ✔ ✔ Send timeout struct timeval
SO_REUSEADDR ✔ ✔ Allow local address reuse ✔ int
SO_REUSEPORT ✔ ✔ Allow local port reuse ✔ int
SO_TYPE ✔ Get socket type int
SO_USELOOPBACK ✔ ✔ Routing socket gets copy of what it sends ✔ int
IPPROTO_IP IP_HDRINCL ✔ ✔ IP header included with data ✔ int
IP_OPTIONS ✔ ✔ IP header options
IP_RECVDSTADDR ✔ ✔ Return destination IP address ✔ int
IP_RECVIP ✔ ✔ Return received interface index ✔ int
IP_TOS ✔ ✔ Type-of-service and precedure int
IP_TTL ✔ ✔ TTL int
IP_MULTICAST_IP ✔ ✔ Specify outgoing interface struct in_addr
IP_MULTICAST_TTL ✔ ✔ Specify outgoing TTL u_char
IP_MULTICAST_LOOP ✔ ✔ Specify loopback u_char
IPPROTO_ICMPV6 ICMP6_FILTER ✔ ✔ Specify ICMPv6 message types to pass strcut icmp6_filter
IPPROTO_IPV6 IPV6_CHECKSUM ✔ ✔ Offset of checksum field for raw sockets int
IPV6_DONTFRAG ✔ ✔ Drop instead of fragment large packets ✔ int
IPV6_NEXTHOP ✔ ✔ Specify next-hop address int
IPV6_PATHMTU ✔ ✔ Retrieve current path MTU int
IPV6_RECVDSTOPTS ✔ ✔ Receive destination options ✔ int
IPV6_RECVHOPLIMIT ✔ ✔ Receive unicast hop limit ✔ int
IPV6_RECVHOPOPTS ✔ ✔ Receive hop-by-hop options ✔ int
IPV6_RECVPATHMTU ✔ ✔ Receive path MTU ✔ int
IPV6_RECVPKTINFO ✔ ✔ Receive packet information ✔ int
IPV6_RECVRTHDR ✔ ✔ Receive source route ✔ int
IPV6_RECVTCLASS ✔ ✔ Receive traffic class ✔ int
IPV6_UNICAST_HOPS ✔ ✔ Default unicast hop limit int
IPV6_USE_MIN_MTU ✔ ✔ Use minimum MTU ✔ int
IPV6_V6ONLY ✔ ✔ Disable v4 compatibility ✔ int
IPV6_XXX ✔ ✔ Sticky ancillary data
IPV6_MULTICAST_IP ✔ ✔ Specify outgoing interface u_int
IPV6_MULTICAST_HOPS ✔ ✔ Specify outgoing hop limit int
IPV6_MULTICAST_LOOP ✔ ✔ Specify loopback ✔ u_int
IPV6_JOIN_GROUP ✔ Join multicast group strcut ipv6_mreq
IPV6_LEAVE_GROUP ✔ Leave multicast group strcut ipv6_mreq
IPPROTO_TCP TCP_MAXSEG ✔ ✔ TCP maximum segment size int
TCP_NODELAY ✔ ✔ Disable Nagle algorithm ✔ int

其中, Flag表示该socket option只有两个选项: 开启或关闭. nonzero表示开启, zero表示关闭.

2. Socket States

部分socket option需要在规定的时间写入和读取, 例如connected TCP socket. connected TCP socket会继承listening socket的部分socket options:

  • SO_DEBUG
  • SO_DONTROUTE
  • SO_KEEPALIVE
  • SO_LINGER
  • SO_OOBINLINE
  • SO_RCVBUF
  • SO_RCVLOWAT
  • SO_SNDBUF
  • SO_SNDLOWAT
  • TCP_MAXSEG
  • TCP_NODELAY

因此如果需为connected socket修改options, 需在调用accept()前为listening socket设置options.

3. Generic Socket Options

Generic socket options表示协议独立的socket options(可用于多种protocols). 但这其中也有一些options不适用于所有protocol, 例如: SO_BROADCAST虽然为generic, 但只适用于datagram socket.

3.1 SO_BROADCAST

该option可允许或禁止socket发送broadcast message. 只有datagram socket且网络支持broadcast message时, 才能使用该SO_BROADCAST. 对于TCP, SCTP, 或point-to-point link则不能使用. 由于发送broadcast message前必须设置该option, 因此在没有设置SO_BROADCAST option的socket上将目的地址设为broadcasr address会返回EACCES

3.2 SO_DEBUG

该option只有TCP支持. 当启动该option后, kernel会一直跟踪该socket发出的所有packet的详细信息, 并可通过trpt程序查看.

3.3 SO_DONTOUTE

该option会让所有发出的packets绕过路由机制. 例如: IPv4中, packet会根据目的地址和subnet来判断使用哪个local interface, 不会通过gateway(网关)转发; 若无法做出判断, 则返回ENETUNREACH. 也可通过在send(), sendto()或sendmsg()中设置MSG_DONTROUTE flag起到相同作用.

3.4 SO_ERROR

一般进程有两种方式获知socket error:

  1. 进程中select()检测到error并返回
  2. 进程使用signal-driven I/O model, SIGIO signal通知进程发生error

这时可以通过调用getsockopt()并设置该option来获取socket error, 且不可在setsockopt()中设置该option.

3.5 SO_KEEPALIVE

该option保证即便TCP connection中没有信息交换, socket也会每隔一段时间向对端发送keep-alive probe来探测对端是否存活. 以下是发送probe后的几种结果:

  1. 对端回复ACK, socket将会继续等待一段时间并再次发送probe
  2. 对端回复RST, 说明对端进程崩溃, 返回ECONNRESET并关闭socket
  3. 对端无回复, socket会继续发送多个probe; 若仍无回复, 则返回ETIMEOUT并关闭socket

该option通常由server使用, 拥有检测client是否不可达(可能原因: client断开连接, 断电或主机崩溃). 这种情况成为half-open connection, keep-alive option专门用于检测该情况. 以下是检测TCP connection所能遇到的各种情况:

Scenario Peer process crashed Peer host crashes Peer host is unreachable
本端TCP正在发送数据 对端TCP发送FIN, select()检测到socket可读; 若本端TCP发送了另一个packet, 则对端回复RST; 若进程在socket收到RST后依然发送数据, 则socket返回SIGPIPE 本端TCP多次发送超时后发挥ETIMEDOUT 本端TCP多次发送超时后返回EHOSTUNREACH
本端TCP正在等待接收数据 对端TCP发送FIN, 本端read()返回EOF 主动停止接受数据 主动停止接收数据
Connection无数据交换且开启keep-alive 对端TCP发送FIN, select()检测到socket可读 本端keep-alive probe多次发送超时后返回ETIMEDOUT 本端keep-alive probe多次发送超时后返回EHOSTUNREACH
Connection无数据交换且未开启keep-alive 对端TCP发送FIN, select()检测到socket可读 无事发生 无事发生

其中, 若本端TCP等待接收数据, 对端主机崩溃或不可达, 则需要本端主动发送数据, 根据返回来判断对端情况; 若本端不主动发送数据, 则需要keep-alive机制来自动断开连接; 若本端未开启keep-alive, 则本端会一直等待.

3.6 SO_LINGER

该option用于规定close()如何关闭一段connection, 只用于TCP和SCTP, 不适用于UDP. 通常, close()在调用后会立即返回, 若socket send buffer中还有数据未发送, 则kernel会自动发送给对方.

struct linger {
  int l_onoff;  /* 0=off, nonzero=on */
  int l_linger; /* linger time, POSIX specifies units as seconds */
};

getsocketopt()会根据l_onoff和l_linger的不同值设置close()的不同行为:

  1. 若l_onoff为零, 则l_linger将被忽略, close()保持默认行为
  2. 若l_onoff为非零, 且l_linger为零, close()会让socket丢弃connection: 丢弃socket send buffer数据, 并向对端发送RST. 由于跳过了TIME_WAIT state, 因此无需等待2 MSL, 可能导致旧connection中的数据干扰新的connection.
  3. 若l_onoff和l_linger都非零, 则kernel会阻塞close()一段时间: 若socket send buffer中仍有数据, 则进程进入睡眠状态, 直到达到以下某个其中一个条件:
  4. 所有数据都收到ACK确认, close()返回0
  5. linger time倒计时结束, close()返回socket send buffer中丢弃的数据字节数, 并将errno置为EWOULDBLOCK

若为nonblocking socket, 则SO_LINGER不起任何作用. 以下是close()默认情况下的操作:
Default operation of close: it returns immediately

可以看到, client在调用close()后立即返回, server可能因进程崩溃或主机崩溃而未能获取数据. 而SO_LINGER option则能让close()等待一段时间, 确保数据已经保存在server的socket receive buffer中, 如下图:
close with SO_LINGER socket option set and l_linger a positive value

但SO_LINGER还未解决一个问题: 若server将数据保存到socket receive buffer, 此时主机崩溃, client仍无法得知. 更糟的是, SO_LINGER可能因l_linger过小而提前返回:
close with SO_LINGER socket option set and l_linger a small positive value

为解决server是否读取buffer数据的问题, 可使用shutdown()替代close(), 如下图:
Using shutdown to know that peer has received our data

可以看到, shutdown()只有收到FIN后才返回, 从而确保server已读取数据. 另一种方法则是使用application-level acknowledgement, 也称为application ACK. 假设client向server发送完毕数据后, 会调用read()等待application ACK; 而server进程在读取数据后会发送one-byte application ACK告知client数据已被读取; client在收到application ACK后调用close()关闭connection. 整个流程如下:
Application ACK

以下是shutdown(), close(), 和SO_LINGER的不同组合:

Function Description
shutdown, SHUT_RD socket不再接受任何数据; 进程仍可发送数据, socket receive buffer中的数据会被丢弃, socket send buffer中的数据依旧会被发送至对端
shutdown, SHUT_WR socket不再发送任何数据; 进程仍可接收数据, 发送FIN后socket send buffer中数据会被发送至对端; 不影响socket receive buffer
close, l_onoff = 0 socket不再接收或发送数据; socket send buffer中数据会被发送至对端. 若socket descriptor的reference count为0, 则开始TCP connection termination, 丢弃socket receive receive buffer中的数据
close, l_onoff = 1, l_linger = 0 socket不再接收或发送数据; 若socket descriptor的reference count为0, 则发送RST至对端, 丢弃socket send buffer和socket receive buffer中数据
close, l_onoff = 1, l_linger != 0 socket不再接收或发送数据; 若socket descriptor的reference count为0, 则发送FIN至对端, 等待socket send buffer中数据被发送和确认, 或linger time倒计时结束; 抛弃socket receive buffer中数据

3.7 SO_OOBINLINE

当开启该option后, out-of-band data将会被放入normal input queue中.

3.8 SO_RCVBUF and SO_SNDBUF

每个socket都有自己的send buffer和receive buffer. TCP, UDP和SCTP都有receive buffer, 进程会从receive buffer中读取数据. 对于TCP而言, 不存在receive buffer溢出情况, 因为TCP有flow control: 每次数据交换都会告诉对端receive buffer的剩余空间大小, 对端会据此发送相应大小的数据; 若对端并不遵守flow control, 则多余数据会被抛弃. 由于UDP没有flow control, 超出receive buffer空间的大量数据涌入会导致数据丢失.
SO_RCVBUF和SO_SNDBUF可用于修改buffer size. 当设置TCP socket receive buffer size时, 调用setsockopt()的时机十分重要, 因为TCP window scale option会在SYN中交换. 对于client, 应在调用connect()之前设置buffer size; 对于serber, 应在调用listen()之前设置buffer size.
TCP socket buffer size应至少为四倍的MSS, 因为TCP使用fast recovery algorithm来检测发出的数据是否丢失: 当发送端收到三次DACK时说明数据丢失, 需要重发指定的数据. 为防止buffer空间被浪费, TCP socket buffer的大小应为MSS的偶数倍.

3.9 SO_RCVLOWAT and SO_SNDLOWAT

每个socket都有一个receive low-water mark和send low-water mark, 可通过这两个options设置. receive low-water mark作为select()判断socket receive buffer中数据是否可读的条件, 默认为1字节; send low-water mark作为select()判断socket send buffer中数据是否可写的条件, 通常为2048字节(TCP); 对于UDP来说, 由于发送的数据不需要备份保留, 所以socket send buffer中的可用空间始终不变, 只要socket send buffer大于low-water mark, UDP socket始终处于可写状态.

3.10 SO_RCVTIMEO and SO_SNDTIMEO

用于设置socket receive和send的timeout.

  • 受timeout影响的receive function: read(), readv(), recdv(), recvfrom(), recvmsg()
  • 受timeout影响的send function: write(), writev(), send(), sendto(), sendmsg().

3.11 SO_REUSEADDR and SO_REUSEPORT

SO_REUSEADDR socket option有以下用途:

  1. SO_REUSEADDR允许listening server绑定已被connected socket使用的端口, 情况如下:
    1. 启动一个listening server
    2. 某client请求连接, 使用一个child process作为connected socket处理client请求
    3. listening server终止运行, 但其child process仍在运行
    4. 另一个listening server启动并使用相同端口
  2. 若server使用wildcard address作为local address, SO_REUSEADDR socket option允许其他server在使用不同的local IP address的前提下复用port. 假设local host的primary IP address为198.69.10.2, 另外两个IP aliases为198.69.10.128和198.69.10.129. Server A使用wildcard address和80端口; Server B使用198.69.10.128和80端口(使用SO_REUSEADDR), 第三个Server C使用198.69.10.129和80端口(使用SO_REUSEADDR). 目的地址为198.69.10.128且端口号为80的请求由server B接收; 目的地址为198.69.10.129且端口号为80的请求由server C接收; server A负责接收目的地址为198.69.10.2且端口号为80的请求.
  3. SO_REUSEADDR允许同一进程下的多个socket使用同一port时, 只要每个socket绑定不同的local IP address即可. 通常UDP server会使用这一特性, 因为当系统不支持IP_RECVDSTADDR socket option时(无法获取请求的destination address), UDP server接收请求后, 无法确定使用哪个local address作为source address回复client; 而TCP server可调用getsockname()获取目的地址.
  4. SO_REUSEADDR允许多个socket绑定同一IP address和port, 只支持UDP socket. 该特性一般用于multicast(组播), 多个socket将local address设为相同组播地址和端口, 但发来的数据destination address为该组播地址且端口相同时, 每个socket都会收到一份数据; 但若多个socket使用同一unicast(单播)地址, 则不同系统会决定不同socket获得数据.

4.4BSD引入SO_REUSEPORT socket option用于支持组播数据传输, 其用途覆盖了SO_REUSEADDR中的第4个特性:

  1. SO_REUSEPORT允许多个socket绑定相同IP address和port.
  2. 若socket并不与其他socket的IP address和port相同, 则不能设置该option

SO_REUSEADDR socket option存在一个安全隐患: 当socket A绑定wildcard address和port 5555后, socket B绑定198.69.10.2和port 5000会导致之后所有的流量转向socket B. 因此所有绑定相同port的specific IP address都需要superuser权限.

3.12 SO_TYPE

该option返回socket type, 例如SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM.

3.13 SO_USELOOPBACK

该option只用于routing domain. 默认情况下开启该option, 使得socket收到所有发出数据的备份.

4. IPv4 Socket Options

4.1 IP_HDRINCL

通常kernel会为每个datagram设置IP header, 但通过该option可自行设置. 以下几种情况IP header还是会被kernel修改:

  • IP header checksum会被自动计算并保存
  • 若进程将IP identification设置为0, kernel会自动设置该field
  • 若进程将source IP address设置为INADDR_ANY, kernel会将其置为外出接口的primary IP address
  • IP option的设置与系统实现有关. 有些系统会将所有IP_OPTIONS socket option设置的IP options添加到IP header中; 有些系统则只会添加部分IP options
  • 有些系统要求某些field以host byte order写入, 而其他系统要求某些field以network byte order写入

4.2 IP_OPTIONS

该option可用于为IPv4 header设置IP option.

4.3 IP_RECVDSTADDR

该option用于获取接收到的UDP datagram中的destination IP address.

4.4 IP_RECVIF

该option用于获取接收到的UDP datagram中的interface index.

4.5 IP_TOIS

该option用于设置TOS field(type-of-service), 其中包括DSCP和ECN fields. 应用设置一个与运营商协商好的DSCP value来提供更好的网络服务, 例如: 低延迟或高流量的数据传输.

4.6 IP_TTL

该option可设置或获取socket中的TTL值. 默认情况下, TCP和UDP socket的TTL为64, raw socket的TTL为255, 但无法从接收的datagram中获取TTL.

5. ICMPv6 Socket Option

ICMPv6只有一个socket option: ICMPV6_FILTER. 该option可规定socket接收哪些ICMPv6 message type. 包含ICMPv6 message type的结构体为icmpv6_filter.

6. IPv6 Socket Options

6.1 IPV6_CHECKSUM

该option用于开启或关闭checksum processing. 若该option为非负值, kernel为每个发出的packet计算并添加checksum; 并验证每个接收到的packet的正确性. 若该option为-1, 则kernel不会计算checksum; 也不会验证接收到的packet中的checksum.

6.2 IPV6_DONTFRAG

该option用于停止UDP和raw socket的自动分片. 若packet大于输出接口的MTU, 则自动丢弃该packet, 且不会返回任何错误. 若启动该option, 推荐使用IPV6_RECVPATHMTU socket option检测MTU的变化.

6.3 IPV6_NEXTHOP

该option用于指定下一跳地址, 需要superuser权限.

6.4 IPV6_PATHMTU

该option无法设置, 只能读取. 用于表示当前path-MTU discovery下的MTU值.

6.5 IPV6_RECVDSTOPTS

该option允许进程通过recvmsg()获取IPv6 packet中的destination options. 默认为关闭状态.

6.6 IPV6_RECVHOPLIMIT

该option允许进程通过recvmsg()获取IPv6 packet中的hop limit field. 默认为关闭状态.

6.7 IPV6_RECVHOPOPTS

该option允许进程通过recvmsg()获取IPv6 packet中的hop-by-hop options. 默认为关闭状态.

6.8 IPV6_RECVPATHMTU

该option允许进程通过recvmsg()获取IPv6 packet中的path MTU值.

6.9 IPV6_RECVPKTINFO

该option允许进程通过recvmsg()获取IPv6 packet中的两种信息: destination IPv6 address和interface index.

6.10 IPV6_RECVRTHDR

该option允许进程通过recvmsg()获取IPv6 packet中的routing header. 默认为关闭状态.

6.11 IPV6_RECVTCLASS

该option允许进程通过recvmsg()获取IPv6 packet中的traffic class, 其中包括DSCP和ECN fields. 默认为关闭状态.

6.12 IPV6_UNICAST_HOPS

与IPv4的IP_TTL类似, 可通过该option获取或设置当前socket的hop limit值.

6.13 IPV6_USE_MIN_MTU

该option用于决定socket使用path MTU discovery或minimum IPv6 MTU:

  1. option = 1: 任何目的地址都使用minimum MTU来避免分片
  2. option = 0: 任何目的地址都使用path MTU discovery
  3. option = -1: 单播地址使用path MTU discovery; 组播地址使用minimum MTU

6.14 IPV6_V6ONLY

该option要求socket只能发送和接收IPv6 packet. 默认为关闭状态.

7. TCP Socket Options

7.1 TCP_MAXSEG

该option允许进程获取或设置TCP connection中的MSS, 表示单个TCP sgment所能传输的最大字节数. MSS会在本端MSS和对端的MSS中取一个最小值, 对端MSS会在TCP three-way handshake中传输给本端; 若TCP支持path MTU discovery, MSS也可能在数据交换时修改. 并不是所有系统都支持修改MSS, 对于4.4BSD来说, 只能设置更小的MSS.

7.2 TCP_NODELAY

该option可用于在TCP connection中停止使用Nagle algorithm, 默认情况下启动该算法. Nagle algorithm用于减少发出small packet的数量: 其中, small packet表示数据小于MSS的packet, 若socket中有还没得到ACK确认的数据, 则暂时不发送small packet. 至于为什么防止发送small packet: TCP header有20字节, IP header有20字节, 若数据只有几个字节, 则sement的有效传输效率很低.
Rlogin和Telnet client会产生大量small packet, 因为用户每次敲击键盘都会产生单独的packet. 对于fast LAN, Nagle algorithm不会产生太大影响; 但对于slow WAN, nagle algorithm会将网络延迟放大. 例如: Telnet client需要向server发送**"hello"**, 每个字符输入的间隔为250 ms, client与server的RTT为600 ms. 当不开启Nagle algorithm时, 情况如下图:
Six characters echoed by server with Nagle algorithm disabled

可以看到, 每个packet都得到server的ACK, 总共需要1800 ms. 但当开启Nagle algorithm后, 情况如下图:
Six characters echoed by server with Nagle algorithm enabled

可以看到, client只有收到ACK后才发送packet, 导致整个传输用时2400 ms. 通常Nagle algorithm会搭配另一个TCP algorithm: delayed ACK algorithm, 该算法为了等待本端发送数据, 并将数据和ACK一起发送至对端, 会在收到对端数据后推迟一段时间(50-200 ms), 可节省一个TCP segment. 但对于server端不需要回复数据的情况, delayed ACK algorithm会整体传输速率, 这时应设置TCP_NODELAY socket option.
还有另外一种需要关闭Nagle algorithm的情况: client需要向server发送多段request, server根据全部的request决定回复内容. 例如: client总共需要向server发送400 byte的request, 其中前4 byte为request type, 后396 byte为request data. 当client调用write()发送request type后, 由于还未得到ACK确认, 因此client端停止发送request data; server端接收到request type后需要等待request data才能做出回应, 因此只有等delayed ACK algorithm倒计时结束才能发送ACK. 对于这种情况, 有3种解决方法:

  1. 使用writev()替代write(), writev()可实现一次I/O call中写入多个数据 (推荐方法)
  2. 将request type和request data写入同一buffer中, 并对该buffer调用write()
  3. 使用TCP_NODELAY socket option关闭Nagle algorithm, 并调用write()两次 (不推荐)

8. fcntl Function

fcntl表示file control. fcntl, ioctl和routing socket的对比总结如下:

Operation fcntl ioctl Routing socket POSIX
Set socket for nonblocking I/O F_SETFL, O_NONBLOCK FIONBIO fcntl
Set socket for signal-driven I/O F_SETFL, O_ASYNC FIOASYNC fcntl
Set socket owner F_SETOWN SIOCSPGRP or FIOSETOWN fcntl
Get socket owner F_GETOWN SIOCGPGRP or FIOGETOWN fcntl
Get # bytes in socket receive buffer FIONREAD
Test for socket at out-of-band mark SIOCATMARK sockatmark
Obtain interface list SIOCGIFCONF sysctl
Interface operations SIOC[GS]IFxxx
ARP cache operations SIOCxARP RTM_xxx
Routing table operations SIOCxxxRT RTM_xxx

前五个operations可被所有进程使用; 中间两个为interface operations; 最后两个operations用于ARP和routing table, 只能由管理员进程操作. 

#include <fcntl.h>

/**
 * @brief perform a operation on the open file descriptor fd
 */
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );

网络编程中, fcntl()用于以下情况:

  • F_SETFL和N_NONBLOCK: socket变为nonblocking I/O
  • F_SETFL和O_ASYNC: socket变为signal-driven I/O, 当ocket状态改变时, 进程收到SIGIO signal
  • F_SETOWN: 可设置socket owner(process ID或process group ID), 用于接收SIGIO和SIGURG signal

以下为设置或取消nonblocking I/O:

int flags;
flags |= O_NONBLOCK;
if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0)
  err_sys("F_SETFL error");

int flags;
flags &= ~O_NONBLOCK;
if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) < 0)
  err_sys("F_SETFL error");

当设置socket owner时, F_SETOWN可接收两种参数:

  • positive integer: process ID
  • negative integer: 其绝对值为process group ID

当socket owner为process ID时, 只有该进程会收到signal; 当socket owner为process group ID时, process group中的所有进程都会收到signal; 当socket刚被创建时, 其不拥有socket owner. 但当connected socket被创建时, 会从listening socket继承socket owner.