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2016
09-07

Linux网络编程:基于UDP的程序开发

基于无连接的UDP程序设计

       同样,在开发基于UDP的应用程序时,其主要流程如下:

Linux网络编程:基于UDP的程序开发 - 第1张  | 刘建广学习笔记

       对于面向无连接的UDP应用程序在开发过程中服务端和客户端的操作流程基本差不多。对比面向连接的TCP程序,服务端少了listen和accept函数。前面我们也说过listen函数最主要的作用就是将一个socket套接字描述符转为被动监听模式,然后调用accept主要是用于等待客户端(用connect)来连接服务器。connect函数不仅可以用于流式套接字还可用于数据报式套接字。在TCP中,客户端调用connect函数会向服务器端触发一个TCP的3次握手过程,去建立一条TCP连接;而在UDP中,客户端调用该函数主要的作用是告诉后面将要调用的recvfrom函数,仅仅只接受在connect函数中指明的服务器发来的数据,这样当后面调用recvfrom时最后两个参数就可以置为NULL了。也就说对UDP编程来说,客户端调用connect是可选的:如果调用了connect函数,recvfrom就可以省掉最后两个参数;如果不调用connect则recvfrom必须指明从哪儿收数据。

       对于UDP的编程其实主要在数据的收发处理上,而面向无连接的UDP编程中收发数据用到的最多的函数就是recvfrom()和sendto(),其原型如下:

ssize_t recvfrom(int s, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *from, socklen_t *fromlen);

ssize_t sendto(int s, const void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *to, socklen_t tolen);

       recvfrom函数主要用于从s所指定的套接字中接收数据,并将其存储在buf所指向的缓冲区里。如果from参数不为NULL,那么其中便会携带消息发送端的地址信息,fromlen则指明了信息发送方地址信息结构体的大小。如果接收方对发送发的地址不感兴趣,将from和fromlen置为NULL即可。返回值:小于0,有错误;大于0,实际收到的字节数;等于0,对端主动关闭。

       sendto函数,主要是buf所指向的数据发送到套接字描述符s中,len为要发送的数据长度,to中存储了对端的地址信息,即数据该发往何处,tolen为to所占的字节数。返回值:小于0,有错误;大于0,实际发送的字节数。

      另外我们还知道,sendto是可以用于面向连接的流式套接字的,在TCP开发章节我们已经提过。这里在罗嗦一点,如果sendto用于面向流式的套接字编程中,to和tolen参数都会被忽略,如果发送数据时连接还未建立相应的提示错误为ENOTCONN。

      这里也没有哪个规定说是不准在TCP程序中用sendto,但我们一般都不这么做,自己体会一下就明白了,除非你的项目开发中有特殊需求必须用。一句话:记住sendto和recvfrom既可以用于面向连接的流式套接字中收发数据,也可以用于面向无连接的数据报式套接字。sendto()和recvfrom()一般用在面向无连接的数据报式套接字的程序开发中。

      看个小例子:

      UDP服务器端代码:udpsrv.c

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
#define MAX_MSG_SIZE 1024

int main(int argc,char** argv){
    int skfd,addrlen,ret;
    struct sockaddr_in addr,cltaddr;
    char buf[MAX_MSG_SIZE]={0};
    char sndbuf[MAX_MSG_SIZE]={0};

    //创建数据报式套接字skfd
    if(0>(skfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))){
         perror("Create Error");
         exit(1);
    }

    bzero(&addr,sizeof(struct sockaddr_in));
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
    addr.sin_port=htons(atoi(argv[1]));

    //将socket文件描述符skfd和本地端口和地址绑定起来
    if(0>(bind(skfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(struct sockaddr_in)))){
         perror("Bind Error");
         exit(1);
    }

    //开始收发数据
    while(1){
         ret=recvfrom(skfd,buf,MAX_MSG_SIZE,0,(struct sockaddr*)&cltaddr,&addrlen);
         if(ret < 0){
            printf("recv data from %s:%d error!",inet_ntoa(cltaddr.sin_addr),ntohs(cltaddr.sin_port));
         }else if(ret == 0){
            perror("client has been closing socket!");
         }else{
            printf("From %s:%d,%s",inet_ntoa(cltaddr.sin_addr),ntohs(cltaddr.sin_port),buf);
            memset(sndbuf,0,MAX_MSG_SIZE);
            switch(buf[0]){
                  case 'a':
                       strcpy(sndbuf,"After u ,lady…");
                  break;
                  case 'b':
                       strcpy(sndbuf,"Before u ,sir…");
                  break;
                  case 'c':
                       strcpy(sndbuf,"Can u?");
                       break;
                  default:
                       strcpy(sndbuf,"I dont't know what u want!");
            }
            sendto(skfd,sndbuf,strlen(sndbuf),0,(struct sockaddr*)&cltaddr,addrlen);
         }
         memset(buf,0,MAX_MSG_SIZE);
    }
    return 0;
}

 

 

 

 

       UDP客户端代码:udpclt.c

 

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
#define MAX_MSG_SIZE 1024

int main(int argc,char** argv){
    int skfd,ret,len;
    struct sockaddr_in srvaddr;
    char buf[MAX_MSG_SIZE]={0};
    char sndbuf[MAX_MSG_SIZE]={0};
    struct in_addr addr;

    //创建数据报式套接字skfd
    if(0>(skfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))){
         perror("Create Error");
         exit(1);
    }

    if(0 == inet_aton(argv[1],&addr)){
         perror("server addr invalid!");
         exit(1);
    }

    bzero(&srvaddr,sizeof(struct sockaddr_in));
    srvaddr.sin_family = AF_INET;
    srvaddr.sin_addr=addr;
    srvaddr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));

    //我们的客户端只接收从服务器地址是srvaddr的主机发来的数据
    if(0>(connect(skfd,(struct sockaddr*)&srvaddr,sizeof(struct sockaddr_in)))){
          perror("Connect Error");
          exit(1);
    }
    
    //开始收发数据
    while(1){
        memset(sndbuf,0,MAX_MSG_SIZE);
        len=read(0,sndbuf,MAX_MSG_SIZE);
        ret=sendto(skfd,sndbuf,strlen(sndbuf),0,(struct sockaddr*)&srvaddr,sizeof(struct sockaddr));
        if(ret == len){
              memset(buf,0,MAX_MSG_SIZE);
              //我们已经知道服务器地址信息了,所以最后两个参数为NULL
              ret=recvfrom(skfd,buf,MAX_MSG_SIZE,0,NULL,NULL);
       
              if(ret < 0){
                     perror("read error from server!");
              }else if(ret == 0){
                     perror("server has been closing socket!");
              }else{
                     buf[ret]='\0';
                     printf("From Server:%s\n",buf);
              }
        }
    }
    return 0;
}

 

 

      测试结果:

 

Linux网络编程:基于UDP的程序开发 - 第2张  | 刘建广学习笔记

 

      我们客户端接收用户命令行输入的指令,然后将其发给UDP服务器端;服务器端收到不同的指令后给客户端予以不同的提示信息,整个流程如上所示。

      udpclt.c的示例代码中我是调用了connect,勤奋好学的童鞋可以动手试验哈不调用connect然后将程序调通吧。

 

UDP和TCP的对比:
从上面的流程图比较我们可以很明显的看出UDP没有三次握手过程。
简单点说。UDP处理的细节比TCP少。UDP不能保证消息被传送到(它也报告消息没有传送到)目的地。UDP也不保证数据包的传送顺序。UDP把数据发出去后只能希望它能够抵达目的地。
TCP优缺点:
优点:
        1.TCP提供以认可的方式显式地创建和终止连接。
        2.TCP保证可靠的、顺序的(数据包以发送的顺序接收)以及不会重复的数据传输。
        3.TCP处理流控制。
        4.允许数据优先
        5.如果数据没有传送到,则TCP套接口返回一个出错状态条件。
        6.TCP通过保持连续并将数据块分成更小的分片来处理大数据块。—无需程序员知道
缺点: TCP在转移数据时必须创建(并保持)一个连接。这个连接给通信进程增加了开销,让它比UDP速度要慢。
UDP优缺点:
        1.UDP不要求保持一个连接
        2.UDP没有因接收方认可收到数据包(或者当数据包没有正确抵达而自动重传)而带来的开销。
        3.设计UDP的目的是用于短应用和控制消息
        4.在一个数据包连接一个数据包的基础上,UDP要求的网络带宽比TDP更小。

 

最后编辑:
作者:liujg
真实-不弄虚,不做假,做自己,不违心; 踏实-不浮躁,不盲从,不急功,不近利; 实学-不投机,不取巧,勤于学,精于业。