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在Linux系統(tǒng)中，如果有多張網(wǎng)卡，那么可以利用這些網(wǎng)卡來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)組播數(shù)據(jù)的接收。組播（Multicast）是指將數(shù)據(jù)包同時(shí)傳輸給多個(gè)主機(jī)的一種做法，與廣播（Broadcast）和單播（Unicast）不同。
專注于為中小企業(yè)提供網(wǎng)站制作、成都網(wǎng)站設(shè)計(jì)服務(wù),電腦端+手機(jī)端+微信端的三站合一,更高效的管理,為中小企業(yè)興業(yè)免費(fèi)做網(wǎng)站提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。我們立足成都，凝聚了一批互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)人才，有力地推動(dòng)了上千余家企業(yè)的穩(wěn)健成長(zhǎng)，幫助中小企業(yè)通過(guò)網(wǎng)站建設(shè)實(shí)現(xiàn)規(guī)模擴(kuò)充和轉(zhuǎn)變。
在多網(wǎng)卡環(huán)境下，有多種方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)組播數(shù)據(jù)的接收。下面我們就來(lái)詳細(xì)講解一下。
1. 使用SO_REUSEADDR選項(xiàng)
使用SO_REUSEADDR選項(xiàng)可以讓同一臺(tái)主機(jī)上的多個(gè)程序可以同時(shí)綁定到相同的組播地址和端口。
具體操作步驟如下：
之一步：創(chuàng)建socket對(duì)象。
“`c
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
“`
第二步：設(shè)置SO_REUSEADDR選項(xiàng)。
“`c
int reuse = 1;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char *)&reuse, sizeof(int));
“`
第三步：綁定端口和組播地址。
“`c
struct sockaddr_in groupaddr;
memset(&groupaddr, 0, sizeof(groupaddr));
groupaddr.sin_family = AF_INET;
groupaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(“224.0.0.1”);
groupaddr.sin_port = htons(8888);
bind(sockfd, (struct sockaddr*)&groupaddr, sizeof(groupaddr));
“`
2. 使用IP_ADD_MEMBERSHIP選項(xiàng)
使用IP_ADD_MEMBERSHIP選項(xiàng)可以讓單個(gè)程序可以同時(shí)加入多個(gè)組播地址。
具體操作步驟如下：
之一步：創(chuàng)建socket對(duì)象。
“`c
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
“`
第二步：設(shè)置IP_ADD_MEMBERSHIP選項(xiàng)。
“`c
struct ip_mreq mreq;
memset(&mreq, 0, sizeof(mreq));
mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(“224.0.0.1”);
mreq.imr_interface.s_addr = inet_addr(“192.168.1.100”);
setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (char *)&mreq, sizeof(mreq));
“`
第三步：綁定端口和任意IP地址。
“`c
struct sockaddr_in localaddr;
memset(&localaddr, 0, sizeof(localaddr));
localaddr.sin_family = AF_INET;
localaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //綁定到任意IP地址
localaddr.sin_port = htons(8888);
bind(sockfd, (struct sockaddr*)&localaddr, sizeof(localaddr));
“`
3. 使用SO_BINDTODEVICE選項(xiàng)
使用SO_BINDTODEVICE選項(xiàng)可以讓程序指定使用哪個(gè)網(wǎng)卡接收組播數(shù)據(jù)。
具體操作步驟如下：
之一步：創(chuàng)建socket對(duì)象。
“`c
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
“`
第二步：設(shè)置SO_BINDTODEVICE選項(xiàng)。
“`c
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BINDTODEVICE, “eth0”, strlen(“eth0”) + 1);
“`
第三步：綁定端口和組播地址。
“`c
struct sockaddr_in groupaddr;
memset(&groupaddr, 0, sizeof(groupaddr));
groupaddr.sin_family = AF_INET;
groupaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(“224.0.0.1”);
groupaddr.sin_port = htons(8888);
bind(sockfd, (struct sockaddr*)&groupaddr, sizeof(groupaddr));
“`
在Linux下多網(wǎng)卡如何實(shí)現(xiàn)組播接收，可以采用以上三種方式，具體應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求和網(wǎng)卡設(shè)置來(lái)選擇相應(yīng)的方法。SO_REUSEADDR選項(xiàng)適合同一臺(tái)主機(jī)上的多個(gè)程序共享組播地址和端口；IP_ADD_MEMBERSHIP選項(xiàng)適合單個(gè)程序加入多個(gè)組播地址；SO_BINDTODEVICE選項(xiàng)可以指定程序使用哪個(gè)網(wǎng)卡接收組播數(shù)據(jù)。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- linux 怎樣加入一個(gè)多播組
- linux下如何開(kāi)啟multicast
linux 怎樣加入一個(gè)多播組
應(yīng)用程序
通過(guò)命令字IP_ADD_MEMBERSHIP把一個(gè)socket加入到一個(gè)多播組，IP_ADD_MEMBERSHIP是一個(gè)IP層的命令字，其調(diào)用使用的參數(shù)是
結(jié)構(gòu)體
struct ip_mreq，其定義如下：
struct ip_mreq
{
struct in_addr imr_multiaddr;
struct in_addr imr_interface;
};
該結(jié)構(gòu)體的兩個(gè)成員分別用于指定所加入的多播組的組
IP地址
，和所要加入組的那個(gè)本地接口的IP地址。該命令字沒(méi)有
源
過(guò)濾的功能，它相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)IGMPv1的多播加入服務(wù)接口。
ip_setsockopt實(shí)現(xiàn)了該命令字，它橋知通過(guò)調(diào)用ip_mc_join_group把socket加入到多播組。
表示socket的結(jié)構(gòu)體struct inet_sock有一個(gè)成員mc_list，它是一個(gè)結(jié)構(gòu)體struct ip_mc_socklist的指針，實(shí)際上一個(gè)該結(jié)構(gòu)體的
鏈表
，該結(jié)構(gòu)體的定義如下：
struct ip_mc_socklist
{
struct ip_mc_socklist *next;
struct ip_mreqnmulti;
unsigned int
sfmode;
struct ip_sf_socklist *sflist;
};
next指向鏈表的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)；multi表示組信息，即在哪一個(gè)本地接口上，加入到哪一個(gè)多播組；sfmode是過(guò)濾模式，取值為
MCAST_INCLUDE或MCAST_EXCLUDE，分別表示只接收sflist所列出的那些源的多播數(shù)據(jù)報(bào)，和不接收sflist所列出的那些源
的多播數(shù)據(jù)報(bào)；sflist是源列表，結(jié)構(gòu)體struct ip_sf_socklist的定義如下：
struct ip_sf_socklist
{
unsigned int sl_max;
unsigned int sl_count;
__usl_addr;
};
sl_addr是源地址列表，sl_count應(yīng)該是源地址列表中源地址的數(shù)量，sl_max應(yīng)該是當(dāng)前sl_addr數(shù)組的更大可容納量(不確定)。對(duì)
于通過(guò)調(diào)用IP_ADD_MEMBERSHIP加入的多播組，它會(huì)在struct inet_sock的mc_list的鏈
表頭
添加橘燃如下一個(gè)節(jié)點(diǎn)：
struct ip_mc_socklist{
.next = 原來(lái)的鏈表頭;
.multi = 所加入的多播組，和接口信息;
.sfmode = MCAST_EXCLUDE;
.sflist = NULL;即不排除任何源地址，也就是不存在源過(guò)濾。
}
另外，一個(gè)socket所允許加入的多播組的更大數(shù)量也是有限制的，mc_list中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量不允許超過(guò)sysctl_igmp_max_memberships(缺省為20)。
ip_mc_join_group還需要通過(guò)ip_mreq.imr_interface的指定值找到要加入多播組的那個(gè)接口，并為接口設(shè)置狀態(tài)(即該接
口要加入哪個(gè)多播組，過(guò)濾哪些源，也就是為該接口增加一個(gè)組，如果要增加的組已存在，則增加該組的引用計(jì)數(shù))。代表網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口敏伍消的結(jié)構(gòu)體struct
in_device有一個(gè)成員mc_list，這是一個(gè)結(jié)構(gòu)體struct ip_mc_list的鏈表，該結(jié)構(gòu)體的定義如下：
struct ip_mc_list
{
struct in_device *interface;
unsigned longmultiaddr;
struct ip_sf_list *sources;
struct ip_sf_list *tomb;
unsigned intsfmode;
unsigned longsfcount;
struct ip_mc_list *next;
struct timer_list timer;
int users;
atomic_trefcnt;
spinlock_tlock;
char tm_running;
char reporter;
char unsolicit_count;
char loaded;
unsigned chargsquery;
unsigned charcrcount;
};
interface指向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，multicast即為加入的組的多播地址，users記錄當(dāng)前有幾個(gè)socket在該接口上加入了該多播組。
sfcount是一個(gè)有兩個(gè)元素的數(shù)組，分別記錄在該接口上加入多播組的socket的過(guò)濾模式為EXCLUDE和INCLUDE的數(shù)量，sfmode為
該接口本身的過(guò)濾模式。sources為源地址列表，該結(jié)構(gòu)體具體內(nèi)容稍后再分析。timer為主動(dòng)報(bào)告定時(shí)器，當(dāng)一個(gè)接口(注意：不是socket)新
加入到一個(gè)多播組，需要向多播路由器發(fā)送一個(gè)igmp報(bào)告，以通知多播路由器需要向本地網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)該組的數(shù)據(jù)報(bào)。tm_running是一個(gè)標(biāo)志，如果
timer當(dāng)前正在運(yùn)行，則置1，否則置0。reporter也是一個(gè)標(biāo)志，如果當(dāng)前正要開(kāi)始發(fā)送igmp報(bào)告，則置該標(biāo)志為1，否則為0。
unsolicit_count是當(dāng)一個(gè)接口新加入到一個(gè)多播組時(shí)，發(fā)送主動(dòng)報(bào)告的次數(shù)，值賦為
IGMP_Unsolicited_Report_Count(缺省值為2)。loaded也是一個(gè)標(biāo)志，當(dāng)該接口上的該多播組被加入時(shí)，需要通知硬件過(guò)
濾器，通知完成即置該標(biāo)志為1，否則為0。
該結(jié)構(gòu)體比較復(fù)雜，先看通過(guò)IP_ADD_MEMBERSHIP命令字把一個(gè)socket加入到一個(gè)新的多播組，會(huì)使struct in_device的mc_list中增加一個(gè)什么樣的節(jié)點(diǎn)。下面是生成的節(jié)點(diǎn)的情況：
struct ip_mc_list{
.interface = in_dev;
.multiaddr = 多播組地址;
.source = NULL;//源過(guò)濾列表為空。
.tomb = NULL;
.sfmode = MCAST_EXCLUDE; //EXCLUDE模式，即不過(guò)濾任何源。
.sfcount = 1;
.sfcount = 0;//即該節(jié)點(diǎn)上該多播組有一個(gè)socket加入，過(guò)濾模式為EXCLUDE。
.users = 1; //有一個(gè)用戶。
.refcnt = 1; //引用計(jì)數(shù)為1
.tm_running = 0;
.unsolicit_count = 2;
… …
}
新生成的節(jié)點(diǎn)加入到mc_list鏈表中后，要通知網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口的硬件，以使它的過(guò)濾機(jī)制可以接收進(jìn)該多播組的數(shù)據(jù)報(bào)，同時(shí)也要通知多播路由器。
首先要把多播地址映射成
以太網(wǎng)
地址，映射規(guī)則是把多播IP地址的低23位放到以太網(wǎng)多播地址E(
16進(jìn)制
)的低23位。
因?yàn)橐粋€(gè)IP組地址有28位有效位(除去高位的1110)，所以有可能出現(xiàn)多個(gè)組地址被映射成同一個(gè)以太網(wǎng)多播地址，具體實(shí)現(xiàn)見(jiàn)
ip_eth_mc_map。然后把這個(gè)mac地址加到硬件的過(guò)濾機(jī)制中。
具體的實(shí)現(xiàn)在函數(shù)dev_mc_add中。代表網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口的結(jié)構(gòu)體struct net_device也有一個(gè)成員mc_list，它是一個(gè)結(jié)構(gòu)體struct dev_mc_list的鏈表，該結(jié)構(gòu)體的定義如下：
struct dev_mc_list
{
struct dev_mc_list *next;
__udmi_addr;
unsigned char dmi_addrlen;
intdmi_users;
intdmi_gusers;
};
next指向鏈表下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，dmi_addr是多播mac地址，dmi_addrlen為多播mac地址的長(zhǎng)度，dmi_users是在節(jié)點(diǎn)被重復(fù)到加
入到設(shè)備上的次數(shù)，struct
net_device還有一個(gè)成員mc_count，用于記錄鏈表中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。dev_mc_add創(chuàng)建一個(gè)新的struct
dev_mc_list節(jié)點(diǎn)，加入到鏈表中，并通過(guò)調(diào)用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口的成員函數(shù)set_multicast_list來(lái)啟用設(shè)備的過(guò)濾機(jī)制。
最后一步發(fā)送主動(dòng)成員報(bào)告，這里，首先忽略IGMPv1和IGMPv2存在的情況。如果要加入的多播組是
IGMP_ALL_HOSTS(224.0.0.1)，則不需要發(fā)送成員報(bào)告。否則啟用定時(shí)器struct
in_device->mr_ifc_timer(接口狀態(tài)改變定時(shí)器)，該定時(shí)器在設(shè)備初始化的時(shí)候被建立，其超時(shí)處理函數(shù)是
igmp_ifc_timer_expire，它發(fā)送一個(gè)IGMPv3的報(bào)告，然后再次啟用定時(shí)器。也就是說(shuō)，之一個(gè)主動(dòng)成員報(bào)告立即發(fā)出，然后在一個(gè)0
到IGMP_Unsolicited_Report_Interval(缺省為10秒)之間的一個(gè)時(shí)間后，發(fā)出第二個(gè)主動(dòng)成員報(bào)告，連續(xù)發(fā)出
IGMP_Unsolicited_Report_Count(缺省值為2)個(gè)。
測(cè)試環(huán)境中要加入的多播組是224.0.1.1，發(fā)出的IGMPv3報(bào)告如下：
數(shù)據(jù) 含義
第3版成員關(guān)系報(bào)告
bit保留，必須為0
f8 fc 校驗(yàn)和
bit保留，必須為0
組記錄的數(shù)量，為1
下面為一條組記錄：
類型為CHANGE_TO_EXCLUDE_MODE，改變到EXCLUDE過(guò)濾模式
輔助數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
源地址的數(shù)量
linux下如何開(kāi)啟multicast
socket創(chuàng)建UDP通信描述符后，setsockopt加入多播組，再bind綁定到該網(wǎng)卡上
//在指定的IP和端口上接收多播組的報(bào)文
int recv_msg(char *ip , unsigned short port ， char *mult_ip )
{
//建立通訊套接字
int fd = socket( PF_INET , SOCK_DGRAM , 0 );
if( -1 == fd )
{
perror(“socket failed”);
return -1;
}
//設(shè)置地址重用和接收多播
{
int reuse 陸襲= 1 ;
struct ip_mreqn mult_addr = {0};
mult_addr.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr( mult_ip );
mult_addr.imr_address.s_addr = inet_addr( ip );
if( -1 == setsockopt( fd , IPPROTO_IP , IP_ADD_MEMBERSHIP ,
&mult_addr , sizeof(mult_addr)))
{
perror(“setsockopt add failed”);
goto _out;
}
if( -1 == setsockopt( fd , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
&reuse , sizeof(reuse) ) )
{
perror(“setsockopt reuse failed”);
}
}
//綁定地址和端口
{
struct sockaddr_in addr = {0};
addr.sin_family = PF_INET;
addr.sin_port = htons( port );
addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
if( -1 == bind( fd , (struct sockaddr*)&addr ,
sizeof(addr) ) )
{
perror(“bind failed”);
goto _out;
}
}
//接收信息
while(1)
{
char buf = {0};
int ret = 0 ;
struct sockaddr_in client_addr = {0};
int len = sizeof(client_addr) ;
ret = recvfrom( fd , buf , sizeof(buf), 0 ,
(struct sockaddr*)&client_addr ,
&len );
//被信號(hào)中斷則重啟
if( (-1 == ret)&&(EINTR ==errno 梁悉啟))
{
continue;
}
else if( -1 ==ret )
{
perror(“recvfrom failed”);
goto _out;
}
else if( ret >0 )
{
printf(“%s\n” , buf );
}
usleep( 100*1000 );
}
_out:
if( fd >= 0)
{
close( fd );
}
return 橡如0;
}
把虛擬機(jī)的網(wǎng)卡設(shè)置成host only才能將組播包放行。
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