TCP 和 UDP 可以使用同一个端口吗？( 四 ) _端口

前面我们提到，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。
针对这个问题，也是有解决办法的，那就是打开 net.ipv4.tcp_tw_reuse 这个内核参数。
因为开启了这个内核参数后，客户端调用 connect 函数时，如果选择到的端口，已经被相同四元组的连接占用的时候，就会判断该连接是否处于 TIME_WAIT 状态，如果该连接处于 TIME_WAIT 状态并且 TIME_WAIT 状态持续的时间超过了 1 秒，那么就会重用这个连接，然后就可以正常使用该端口了。
举个例子，假设客户端已经与服务器建立了一个 TCP 连接，并且这个状态处于 TIME_WAIT 状态：
客户端地址:端口服务端地址:端口 TCP 连接状态 192.168.1.100:2222 172.19.11.21:8888 TIME_WAIT
然后客户端又与该服务器（172.19.11.21:8888）发起了连接，在调用 connect 函数时，内核刚好选择了 2222 端口，接着发现已经被相同四元组的连接占用了：

如果没有开启net.ipv4.tcp_tw_reuse 内核参数，那么内核就会选择下一个端口，然后继续判断，直到找到一个没有被相同四元组的连接使用的端口，如果端口资源耗尽还是没找到，那么 connect 函数就会返回错误。
如果开启了 net.ipv4.tcp_tw_reuse 内核参数，就会判断该四元组的连接状态是否处于 TIME_WAIT 状态，如果连接处于 TIME_WAIT 状态并且该状态持续的时间超过了 1 秒，那么就会重用该连接，于是就可以使用 2222 端口了，这时 connect 就会返回成功。

再次提醒一次，开启了 net.ipv4.tcp_tw_reuse 内核参数，是客户端（连接发起方）在调用 connect() 函数时才起作用，所以在服务端开启这个参数是没有效果的。

客户端端口选择的流程总结

至此，我们已经把客户端在执行 connect 函数时，内核选择端口的情况大致说了一遍，为了让大家更明白客户端端口的选择过程，我画了一流程图。

文章插图

总结

TCP 和 UDP 可以同时绑定相同的端口吗？

可以的。
TCP 和 UDP 传输协议，在内核中是由两个完全独立的软件模块实现的。
当主机收到数据包后，可以在 IP 包头的「协议号」字段知道该数据包是 TCP/UDP，所以可以根据这个信息确定送给哪个模块（TCP/UDP）处理，送给 TCP/UDP 模块的报文根据「端口号」确定送给哪个应用程序处理。
因此，TCP/UDP 各自的端口号也相互独立，互不影响。

多个 TCP 服务进程可以同时绑定同一个端口吗？

如果两个 TCP 服务进程同时绑定的 IP 地址和端口都相同，那么执行 bind() 时候就会出错，错误是“Address already in use” 。
如果两个 TCP 服务进程绑定的端口都相同，而 IP 地址不同，那么执行 bind() 不会出错。

如何解决服务端重启时，报错“Address already in use”的问题？

当我们重启 TCP 服务进程的时候，意味着通过服务器端发起了关闭连接操作，于是就会经过四次挥手，而对于主动关闭方，会在 TIME_WAIT 这个状态里停留一段时间，这个时间大约为 2MSL 。
当 TCP 服务进程重启时，服务端会出现 TIME_WAIT 状态的连接，TIME_WAIT 状态的连接使用的 IP+PORT 仍然被认为是一个有效的 IP+PORT 组合，相同机器上不能够在该 IP+PORT 组合上进行绑定，那么执行 bind() 函数的时候，就会返回了 Address already in use 的错误。
要解决这个问题，我们可以对 socket 设置 SO_REUSEADDR 属性。
这样即使存在一个和绑定 IP+PORT一样的 TIME_WAIT 状态的连接，依然可以正常绑定成功，因此可以正常重启成功。