绑定已移除USB网卡的Socket无报错，如何检测其有效性？

我开发了一个服务器应用，将服务端Socket绑定到本地热插拔USB以太网适配器对应的Linux网络设备：

// 将Socket绑定到USB以太网适配器对应的网络设备
const char *device = "enxf8e43b4f4bd2";
if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_BINDTODEVICE, device, strlen(device)) < 0) {
    std::cerr << "绑定设备失败\n";
    close(server_fd);
    return 1;
}

但当USB以太网设备在Socket仍活跃时被移除，select、receive、send等函数均未返回错误：即使触发数据发送前设备已被移除（对应/sys/bus/usb/devices路径下的设备条目已删除，ip link命令也不再列出该设备），仍可通过accept得到的客户端Socket发送数据且无报错：

...
printf("先移除USB以太网适配器，然后按任意键向客户端发送数据\n");
std::getchar();
int number = send(client_socket, hello_reply, strlen(hello_reply), 0);
if (number == -1) {
            // 预期会进入这个分支，但实际没有
            std::cout << "发送错误: " << strerror(errno) << std::endl;
            close(client_socket);
} else if (number == 0) {
            // 这个分支也没进入
            printf("未发送任何数据\n");
} else {
            // 实际进入了这个分支，显示发送的字节数，但此时USB以太网设备已不可用
            // 这是为什么？
            printf("发送给客户端的字节数: %d\n", number);
}...

通过以下代码显式查询Socket错误，也未检测到异常：

// 检查客户端Socket的有效性
int error = 0;
socklen_t error_len = sizeof(error);
if (getsockopt(client_socket, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &error, &error_len) < 0) {
    std::cerr << "获取Socket选项错误: " << strerror(errno) << std::endl;
    return -1;
}
if (error != 0) {
    std::cout << "客户端Socket错误: " << strerror(error) << std::endl;
    return -1;
} else {
    // 实际进入这个分支
    printf("客户端Socket状态正常\n");
}

为何select、poll、send、receive等函数在绑定的USB网卡设备被移除时不报错？如何检测该Socket的有效性？

更新：
但若通过getsockopt结合SO_BINDTODEVICE选项，查询客户端Socket绑定的网络设备，在USB以太网设备移除后会返回ENODEV（无此设备）错误：

if (getsockopt(client_socket, SOL_SOCKET, SO_BINDTODEVICE, &iface, &len) == -1) {
    // 移除USB以太网设备后进入此分支 -> 错误码为ENODEV
    if(errno == ENODEV)  {
        std::cerr << "错误: " << strerror(errno) << std::endl;
    }
    close(client_socket);
    return 1;
}

令人费解的是select、send、write、read等函数为何不返回该错误，而必须通过getsockopt显式查询网络接口是否存在？

原因解释 #

Linux网络栈的设计逻辑导致了这种现象：

1. Socket与设备绑定的本质：SO_BINDTODEVICE只是限制Socket只能通过指定设备收发数据，但Socket的生命周期和设备状态解绑并不直接关联。当设备被移除时，内核不会主动标记Socket为错误状态——因为设备可能只是临时断开后重新插入，Socket理论上仍有恢复使用的可能。
2. send函数的行为：send成功返回仅代表数据被写入内核发送缓冲区，而非实际发送到网络。绑定设备不存在时，内核会暂时缓存数据，直到设备恢复或缓冲区满（后续send才会阻塞或返回EAGAIN/EWOULDBLOCK），不会立即返回错误。
3. SO_ERROR的局限性：SO_ERROR仅报告Socket自身的错误（如连接重置、超时等），设备移除属于网络层外部事件，不属于Socket自身错误范畴，因此不会被设置到SO_ERROR中。

检测Socket有效性的方案 #

• 定期查询绑定设备状态：
  通过getsockopt(client_socket, SOL_SOCKET, SO_BINDTODEVICE, ...)检查是否返回ENODEV，这是最直接的方式；也可以通过netlink监听网络设备的添加/移除事件，当目标设备被移除时主动标记相关Socket无效。
• 应用层心跳机制：
  实现心跳包交互，若多次心跳无响应，则判定连接失效，这种方式同时能覆盖设备移除、网络中断等多种异常场景。
• 设置发送超时：
  通过SO_SNDTIMEO设置Socket发送超时，设备移除后数据无法发送，超时后send会返回EAGAIN或EWOULDBLOCK，此时可进一步检查设备状态。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Degoah