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TCP 和 UDP 可以使用同一个端口吗？( 三 )

端口


客户端的端口可以重复使用吗？
客户端在执行 connect 函数的时候，会在内核里随机选择一个端口，然后向服务端发起 SYN 报文，然后与服务端进行三次握手 。

TCP 和 UDP 可以使用同一个端口吗？

文章插图
 
所以，客户端的端口选择发生在 connect 函数，内核在选择端口的时候，会从 net.ipv4.ip_local_port_range 这个内核参数指定的范围来选取一个端口作为客户端端口 。
该参数的默认值是 32768 61000，意味着端口总可用的数量是 61000 - 32768 = 28232 个 。
当客户端与服务端完成 TCP 连接建立后，我们可以通过 netstat 命令查看 TCP 连接 。
$ netstat -napt 协议 源ip地址:端口 目的ip地址：端口 状态 tcp 192.168.110.182.64992 117.147.199.51.443 ESTABLISHED
那问题来了，上面客户端已经用了 64992 端口，那么还可以继续使用该端口发起连接吗？
 
这个问题，很多同学都会说不可以继续使用该端口了，如果按这个理解的话，默认情况下客户端可以选择的端口是 28232 个，那么意味着客户端只能最多建立 28232 个 TCP 连接，如果真是这样的话，那么这个客户端并发连接也太少了吧，所以这是错误理解 。
正确的理解是，TCP 连接是由四元组（源IP地址，源端口，目的IP地址，目的端口）唯一确认的，那么只要四元组中其中一个元素发生了变化，那么就表示不同的 TCP 连接的 。所以如果客户端已使用端口 64992 与服务端 A 建立了连接，那么客户端要与服务端 B 建立连接，还是可以使用端口 64992 的，因为内核是通过四元祖信息来定位一个 TCP 连接的，并不会因为客户端的端口号相同，而导致连接冲突的问题 。
比如下面这张图，有 2 个 TCP 连接，左边是客户端，右边是服务端，客户端使用了相同的端口 50004 与两个服务端建立了 TCP 连接 。
TCP 和 UDP 可以使用同一个端口吗？

文章插图
 
仔细看，上面这两条 TCP 连接的四元组信息中的「目的 IP 地址」是不同的，一个是 180.101.49.12，另外一个是 180.101.49.11 。
 
多个客户端可以 bind 同一个端口吗？
 
bind 函数虽然常用于服务端网络编程中，但是它也适用于客户端的 。
前面我们知道，客户端是在调用 connect 函数的时候，由内核随机选取一个端口作为连接的端口 。
而如果我们想自己指定连接的端口，就可以用 bind 函数来实现：客户端先通过 bind 函数绑定一个端口，然后调用 connect 函数就会跳过端口选择的过程了，转而使用 bind 时确定的端口 。
针对这个问题：多个客户端可以 bind 同一个端口吗？
要看多个客户端绑定的 IP + PORT 是否都相同，如果都是相同的，那么在执行 bind() 时候就会出错，错误是“Address already in use” 。
如果一个绑定在 192.168.1.100:6666，一个绑定在 192.168.1.200:6666，因为 IP 不相同，所以执行 bind() 的时候，能正常绑定 。
所以，如果多个客户端同时绑定的 IP 地址和端口都是相同的，那么执行 bind() 时候就会出错，错误是“Address already in use” 。
一般而言，客户端不建议使用 bind 函数，应该交由 connect 函数来选择端口会比较好，因为客户端的端口通常都没什么意义 。
 
客户端 TCP 连接 TIME_WAIT 状态过多，会导致端口资源耗尽而无法建立新的连接吗？
 
针对这个问题要看，客户端是否都是与同一个服务器（目标地址和目标端口一样）建立连接 。
如果客户端都是与同一个服务器（目标地址和目标端口一样）建立连接，那么如果客户端 TIME_WAIT 状态的连接过多，当端口资源被耗尽，就无法与这个服务器再建立连接了 。
但是，因为只要客户端连接的服务器不同，端口资源可以重复使用的 。
所以，如果客户端都是与不同的服务器建立连接，即使客户端端口资源只有几万个，客户端发起百万级连接也是没问题的（当然这个过程还会受限于其他资源，比如文件描述符、内存、CPU 等） 。
 
如何解决客户端 TCP 连接 TIME_WAIT 过多，导致无法与同一个服务器建立连接的问题？


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