如何使用'getaddrinfo‘为所有接口选择默认的空闲端口？

Question

我试图让服务器在双堆栈模式下监听IPv4和IPv6。

我想要IPv4和IPv6服务器的相同端口号，我希望它在随机选择的端口上(使用端口"0")。

当我绑定时，每个服务器都有不同的端口，我希望它是相同的。

所以我认为应该由getaddrinfo函数来完成。

但是当我给它"0“端口时，它将在addrinfo结果中保持"0”，是什么原因导致每个绑定给我不同的端口号。

我的问题：有没有办法告诉getaddrinfo选择一个在所有接口上都是空闲的空闲端口，然后将给定的地址绑定到所有接口？

如果没有，还有其他方法可以找到一个自由端口号吗？(没有绑定，失败时停止)

请参阅下列代码：

编辑：现在代码可以在VS 10上完全编译。

#ifdef WIN32
#include <WS2tcpip.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#else
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <unistd.h>
#define closesocket close
#endif
#include <iostream>
#include <vector>  
#include <stdio.h>
#include <string>

int GetAddressFamily()
{
    return AF_UNSPEC;
}

std::string ipaddress(addrinfo* info)
{
    std::string retval;   
    char temp[260];
    socklen_t addrlen = (socklen_t)info->ai_addrlen;
    int res = ::getnameinfo(info->ai_addr, addrlen, temp, 256, NULL, 0, NI_NUMERICHOST);
    if(res){
        std::cout<<gai_strerrorA(res)<<std::endl;
    }else{
        retval = temp;
    }
    return retval;
}

int getport(addrinfo* info)
{
    int retval=0;

    if (info->ai_family == AF_INET) {
        retval = htons(((struct sockaddr_in*)(info->ai_addr))->sin_port);
    }else{
        retval = htons(((struct sockaddr_in6*)(info->ai_addr))->sin6_port);
    }
    return retval;
}

int main()
{
    char *hostName = NULL; //GetHostName();
    int portNum = 0;
#ifdef WIN32
    WSADATA w;
    if(0 != WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &w))
    {
       std::cerr<<" WSAStartup() failed \n";
       return -1;
    } 
#endif
    addrinfo hints,*results,*tmp;
    memset(&hints,0,sizeof(hints));
    hints.ai_family = GetAddressFamily();
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
    hints.ai_flags = AI_NUMERICSERV;
    if(hostName){
        hints.ai_flags |= AI_CANONNAME; 
        //AI_CANONNAME - fills ai_cannonname in address.
    }else{
        hints.ai_flags |= AI_PASSIVE;
        //AI_PASSIVE - give ADDR_ANY and IN6ADDR_ANY_INIT when hostName is NULL 
    }
    char portbuff[40];
    sprintf(portbuff,"%u",portNum);

    int res = ::getaddrinfo(hostName, portbuff,&hints, &results); 
    if(res){
        std::cerr<<gai_strerrorA(res)<<std::endl;
    }else{
        std::vector<int> sockets;
        for(tmp = results; tmp ; tmp=tmp->ai_next){
            std::cout<<ipaddress(tmp).c_str()<<" : "<<port(tmp)<<std::endl;
            int s = socket(tmp->ai_family,tmp->ai_socktype,tmp->ai_protocol);
            if(s != -1){
                res = bind(s, tmp->ai_addr, (int)tmp->ai_addrlen);
                if(res != -1){
                    sockaddr_storage addr;
                    socklen_t len =sizeof(addr);
                    int res = getsockname(s, (struct sockaddr *)&addr, &len);
                    std::cout<<"Bound to port: ";
                    if(addr.ss_family == AF_INET){
                        std::cout<<htons(((sockaddr_in*)&addr)->sin_port)<<std::endl;
                    }else{
                        std::cout<<htons(((sockaddr_in6*)&addr)->sin6_port)<<std::endl;
                    }
                    sockets.push_back(s);
                }
            }
        }
        for(int i=0;i<sockets.size();i++){
            closesocket(sockets[i]);
        }
    }
    ::freeaddrinfo(results);
    return 0;
}

EDIT2:我现在的解决方案：

我在第一个成功绑定之后添加了以下函数，并将给定端口设置为addrinfo列表：

void setport(addrinfo* info,int port)
{
   for(addrinfo* tmp = info; tmp ; tmp=tmp->ai_next){
   if (tmp->ai_family == AF_INET) {
     ((struct sockaddr_in*)(tmp->ai_addr))->sin_port = htons(port);
   }else{
     ((struct sockaddr_in6*)(tmp->ai_addr))->sin6_port = htons(port);
   }
}

它应该在成功绑定之后调用：

port = getport(result)
//...after bind:   
if(port == 0) {
   port = printed value after succesful bind
   setport(result, port)
}

Answer 1

我认为最好的选择是在禁用IPv6套接字的情况下使用IPV6_V6ONLY。然后，单个套接字将同时接收IPv6和IPv4连接。IPv4客户端将将地址设置为映射的地址::ffff:a.b.c.d。

这里没有任何使用getaddrinfo的真正理由，因为您没有查找任何内容。像这样的东西应该可以做到(未经测试)：

int s = socket(AF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
if (s < 0)
    throw std::system_error(errno, generic_category());

const int off = 0;
if (setsockopt(s, IPPROTO_IPV6, IPV6_V6ONLY, &off, sizeof(off)) {
    close(s);
    throw std::system_error(errno, generic_category());
}

struct sockaddr_in6 addr{};
socklen_t alen = sizeof(addr);
if (bind(s, static_cast<struct sockaddr*>(&addr), alen)) {
    close(s);
    throw std::system_error(errno, generic_category());
}

getsockname(s, static_cast<struct sockaddr*>(&addr), &alen);
int port = ntohs(addr.sin6_port);

PS。最好总是将IPV6_V6ONLY选项设置为您想要的值，因为默认情况在操作系统之间是不同的。