c++ - 如何协调跨进程的端口使用？

Question

我需要在一台机器上让多个进程相互协调，以便每个进程选择不同的端口来创建套接字以与不同的机器通信。每个进程必须从一系列可用端口中选择一个端口号，以便在任何时间点只有一个进程使用给定的端口号。

是否有现有的机制来进行这种协调，还是我需要建立自己的机制？

目前，我正在使用磁盘上的一个文件来注册端口号和使用该端口的 PID。如果发现不再有 PID 运行的条目，则删除该条目，因为假定该进程已非正常退出，因此需要回收该条目。

但是，我似乎遇到了某种竞争条件，因为在极少数情况下，我最终有两个进程使用相同的端口，而第二个进程看不到显示保留端口的文件内容，并最终再次使用它时间。

与其解决这个问题，我宁愿采用一种现有的机制来避免端口冲突，所以我想问一下这样的实用程序是否已经存在。

Answer 1

当与 TCP 或 UDP 通信时，套接字由 4 元组区分:

• 本地地址
• 本地端口
• 远程地址
• 远程端口

如果您不理会本地分配，并且您正在使用连接的协议(protocol)进行通信，connect 调用将为您找到一个可用的本地端口。如果您被限制在特定范围的端口，那么您将需要进行本地地址和端口绑定(bind)。然而，在那种情况下，由于每个进程只处理一个连接，我会在每个进程启动时为其分配一个唯一的端口，而不是让它尝试寻找一个可用的端口。

也就是说，假设有一个进程负责启动所有其他进程，该进程将决定它即将启动的进程应该使用哪个端口。这更简单，因为决策是由单个实体做出的，因此它可以使用简单的算法，例如:

for (unsigned short p = minPort; p < maxPort; ++p) {
    child_pid = startWorker(p);
    child_pid_map[child_pid] = p;
}

如果 child 死亡，启动进程可以查询 child_pid_map 以立即重用该端口。

如果使用外部代理分配端口是不可能的，最简单的技术就是尝试对范围内的随机端口进行 bind 调用。如果它因 EADDRINUSE 而失败，则逐步尝试序列中的下一个端口号(必要时环绕)直到成功，或者您已经尝试了所有端口。