Linux C Socket UDP编程介绍及实例
1、UDP网络编程主要流程
UDP协议的程序设计框架，客户端和服务器之间的差别在于服务器必须使用bind()函数来绑定侦听的本地UDP端口，而客户端则可以不进行绑定，直接发送到服务器地址的某个端口地址。框图如图1.3所示
UDP协议的服务器端流程
服务器流程主要分为下述6个部分，即建立套接字、设置套接字地址参数、进行端口绑定、接收数据、发送数据、关闭套接字等。
(1)建立套接字文件描述符，使用函数socket()，生成套接字文件描述符。
(2)设置服务器地址和侦听端口，初始化要绑定的网络地址结构。
(3)绑定侦听端口，使用bind()函数，将套接字文件描述符和一个地址类型变量进行绑定。
(4)接收客户端的数据，使用recvfrom()函数接收客户端的网络数据。
(5)向客户端发送数据，使用sendto()函数向服务器主机发送数据。
(6)关闭套接字，使用close()函数释放资源。UDP协议的客户端流程
UDP协议的客户端流程
UDP协议的客户端流程分为套接字建立、设置目的地址和端口、向服务器发送数据、从服务器接收数据、关闭套接字等5个部分。流程如下：
(1)建立套接字文件描述符，socket()；
(2)设置服务器地址和端口，struct sockaddr；
(3)向服务器发送数据，sendto()；
(4)接收服务器的数据，recvfrom()；
(5)关闭套接字，close()。
图1.3 UDP编程流程
2、相关函数
(1) int socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
创建udp socket，返回套接字描述符，UDP协议建立套接字的方式同TCP方式一样，使用socket()函数，只不过协议的类型使用SOCK_DGRAM，而不是SOCK_STREAM。
(2) int sendto(int sockfd, const void *data, int data_len, unsigned int flags, struct sockaddr *remaddr,sock_lenremaddr_len)
功能：基于UDP发送数据报，返回实际发送的数据长度，出错时返回－1
参数说明：
sockfd:套接字描述符
data:指向要发送数据的指针
data_len:数据长度
flags:通常为0
remaddr:远端地址：IP地址和端口号
remaddr_len:地址长度
(3) int recvfrom(int sockfd, void *buf,int buf_len,unsigned int flags,struct sockaddr *from,sock_len *fromlen);
功能：从UDP接收数据，返回实际接收的字节数，失败时返回－1
参数说明：
Sockfd:套接字描述符
buf:指向内存块的指针
buf_len:内存块大小，以字节为单位
flags:一般为0
from:远端的地址，IP地址和端口号
fromlen:远端地址长度
(4) ssize_t recv(int s, void*buf,size_t len, int flags);
连接的UDP可调用recv从服务器读取数据。
ssize_tsend(int s, const void*buf, size_t len, int flags);
连接的UDP可调用send向服务器发送数据。
3、UDPSocket客户服务器通信实例
下面依照通信流程，我们来实现一个UDP回射客户/服务器。
图1.4 UDP回射客户/服务器流程
服务器代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MYPORT 8887
#define ERR_EXIT(m) \
do { \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while (0)
void echo_ser(int sock)
{
char recvbuf[1024] = {0};
struct sockaddr_in peeraddr;
socklen_t peerlen;
int n;
while (1)
{
peerlen = sizeof(peeraddr);
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
n = recvfrom(sock, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0,
(struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen);
if (n <= 0)
{
if (errno == EINTR)
continue;
ERR_EXIT("recvfrom error");
}
else if(n > 0)
{
printf("接收到的数据：%s\n",recvbuf);
sendto(sock, recvbuf, n, 0,
(struct sockaddr *)&peeraddr, peerlen);
printf("回送的数据：%s\n",recvbuf);
}
}
close(sock);
}
int main(void)
{
int sock;
if ((sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0)
ERR_EXIT("socket error");
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(MYPORT);
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
printf("监听%d端口\n",MYPORT);
if (bind(sock, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
ERR_EXIT("bind error");
echo_ser(sock);
return 0;
}
客户端代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MYPORT 8887
char* SERVERIP = "127.0.0.1";
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while(0)
void echo_cli(int sock)
{
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(MYPORT);
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVERIP);
int ret;
char sendbuf[1024] = {0};
char recvbuf[1024] = {0};
while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
{
printf("向服务器发送：%s\n",sendbuf);
sendto(sock, sendbuf, strlen(sendbuf), 0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
ret = recvfrom(sock, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0, NULL, NULL);
if (ret == -1)
{
if (errno == EINTR)
continue;
ERR_EXIT("recvfrom");
}
printf("从服务器接收：%s\n",recvbuf);
memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
}
close(sock);
}
int main(void)
{
int sock;
if ((sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0)
ERR_EXIT("socket");
echo_cli(sock);
return 0;
}
实验结果：
UDP编程注意：
1、UDP报文可能会丢失、重复
2、UDP报文可能会乱序
3、UDP缺乏流量控制
4、UDP协议数据报文截断
5、recvfrom返回0，不代表连接关闭，因为udp是无连接的。
6、ICMP异步错误
7、UDP connect
8、UDP外出接口的确定
9、太大的UDP包可能出现的问题
由于UDP不需要维护连接，程序逻辑简单了很多，但是UDP协议是不可靠的，实际上有很多保证通讯可靠性的机制需要在应用层实现，即123点所提到的。比如 如果发送端速度较快，而接收端较慢，很可能会产生 ICMPSource Quench Error，丢弃一些数据包。