UDP套接字编程
UDP编程简介
TCP和UDP在传输层区别
UDP是无连接不可靠的数据报协议。TCP提供面向连接的可靠字节流。使用UDP常见应用
DNS（域名系统），NFS（网络文件系统），SNMP（简单网络管理协议）
典型的UDP的Client和Server
(1)客户端不和服务器建立连接，只是使用sendto给服务器发送数据，必须指定服务器地址作为参数。
(2)服务器不接受来自客户端的连接，而只是使用recvfrom，等待来自客户端的数据达到。recvfrom同时返回
客户端的协议地址，用于服务器给客户端响应。
UDP Client UDP服务器
socket()
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bind()众所周知端口
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socket() recvfrom() <----------
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| 数据请求 | |
--->sendto() -----------------> 阻塞，直到收到数据 |
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| | 处理请求 |
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| | 数据应答 | |
|---recvfrom() <----------------- sendto() ------------
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close()
重要函数recvfrom和sendto
recvfrom函数：
#include sendto函数：
#include
ssize_t sendto(int sockfd,const void* buff,size_t nbytes,int flags,const struct sockaddr* to,socklen_t *addrlen);
参数：sockfd : 套接字描述符
buff : 要发送的数据内存
nbytes : 数据大小
flags : 暂时总设置为0
to : 指向接收者的套接字地址结构（输入参数）
addrlen : 上述套接字地址结构to的字节大小（输入参数）
注意：最后两个参数to和addrlen告知该数据要发给谁。
返回值：成功返回写入的字节数，出错返回-1
写入字节长度为0是被允许的，在UDP下，会形成一个只包含20字节的IP首部和一个8字节的UDP首部，没
有数据的IP数据报。 UDP的回射实例
fgets sendto recvfrom
stdin----------> ----------------------------------->
UDP客户端 UDP服务器
stdout<--------- <----------------------------------
fputs recvfrom sendto
说明：
（1）通过socket指定参数SOCK_DGRAM创建UDP套接字。
（2）bind指定server端本地地址为INADDR_ANY（0），端口为众所周知。
（3）UDP中没有TCP中的EOF，因此recvfrom不会终止。
（4）recvfrom是阻塞的，因此提供的是一个迭代服务器，而不是并发服务器。
**//UDPserver代码**
#include **//UDPClient代码**
#include " << endl;
exit(-1);
}
sockfd = socket(AF_INET , SOCK_DGRAM , 0);
bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
inet_pton(AF_INET , argv[1],&servaddr.sin_addr);
dg_cli(stdin,sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr,sizeof(servaddr));
return 0;
}注意：上述代码可能出现问题：
（1）如果客户端sendto的数据丢失（比如网络问题），则recvfrom一直阻塞。
（2）如果客户端sendto数据达到，但是服务器发出数据没有达到客户端，则客户端也将一直处于阻塞。
UDP产生ICMP异步错误
做如下测试：
（1）不启动UDPServer；
（2）开启tcpdump抓包：sudo tcpdump -i lo
（3）启动UDPClient：./UDPClient 127.0.0.1，发送数据。
结果：
此时并没有发生回射，在tcpdump我们发现如下信息：
15:41:39.535289 IP localhost.50872 > localhost.29988: UDP, length 7
15:41:39.535300 IP localhost > localhost: ICMP localhost udp port 29988
unreachable, length 43
第一条显示本地端口50872向本地端口29988服务器端口发送数据，长度为7字节UDP
第二条显示回了一条ICMP包： udp port 29988 unreachable，端口不可达。
总结：
服务并没有开启时会响应一个port unreachable的ICMP错误，但是该错误不会返回
给客户端，我们称这样错误为异步错误。
产生异步错误原因：
该异步错误由sendto引起，UDP输出操作sendto仅仅表示在接口输出队列中具有存放数据报的空间，并不
代表发送成功。该ICMP错误是之后真正发送时才产生。
解决异步错误的方法：
对于一个UDP套接字，由它引起的异步错误并不返回给它，除非它已经连接。在进程将其UDP套接字连接
到恰恰一个对端后，这些异步错误才返回给进程。
UDP的connect函数
udp使用connect函数必要性：
解决udp无法接受异步错误的问题。
tcp和udp使用connect区别：
（1）没有tcp连接的三次握手协议
（2）内核只是检查是否存在一个立即可知的错误（例如上述的ICMP错误）
（3）内核记录对端的IP和port。
（4）立即返回。
未连接的UDP套接字：使用socket创建UDP套接字默认如此。
已连接的UDP套接字：调用connect结果。
udp套接字调用connect影响：
（1）发送数据时不能再指定IP和Port。即不能使用sendto，改用write和send
任何写入该套接字的数据会自动发往coonect指定对端。
（2）不必再使用recvfrom接收数据，改用read，recv，recvmsg。
（3）引发的任何异步错误，会立即返回给当前进程。
对一个udp多次调用connect：
（1）可以指定新的IP和Port
（2）把套接字地址结构地址族成员指定为AF_UNSPEC，则断开套接字。如果此时返回一个FAFNOSUPPORT
错误，可以忽略。
客户端connect接收异步错误
void dg_cli2(FILE* fp,int sockfd,const SA* pservaddr,socklen_t servlen){
int n;
char sendline[MAXLINE];
char recvline[MAXLINE+1];
connect(sockfd,(SA*)pservaddr,servlen);
while(fgets(sendline,MAXLINE,fp)!=NULL){
write(sockfd,sendline,strlen(sendline));
n = read(sockfd,recvline,MAXLINE);
if(n<0){
cout << strerror(errno) << endl;
return ;
}
recvline[n] = 0;
fputs(recvline,stdout);
}
}调用connect指定对端IP和PORT；
使用read替换recvfrom，使用write替换sendto。
注意：如果服务器没有启动，在connect时并不会出错，当进行read时，则会返回错误：Connection refused。
如果使用的是TCP，则会进行三次握手，Connection refused则会在connect时就返回给进程。
UDP缺乏流量控制
测试实例：客户端不间断的向server发送大量数据，服务器不间断的接收数据。
//客户端发送数据
#define NDG 2000
#define DGLEN 1400
void dg_cli(FILE* fp,int sockfd,const SA* pservaddr,socklen_t servlen){
int i;
char sendline[DGLEN];
for(i=0;i0,pservaddr,servlen);
}
}
//服务器不间断接收数据并统计
static int count;
void dg_echo(int sockfd,SA* pcliaddr,socklen_t clilen) {
socklen_t len;
char mesg[MAXLINE];
signal(SIGINT,recvfrom_int);
for(;;){
len = clilen;
recvfrom(sockfd,mesg,MAXLINE,0,pcliaddr,&len);
count++;
}
}
static void recvfrom_int(int signo){
cout<<"received " << count << " datagrams" << endl;
exit(0);
} 使用命令netstat -s -udp 可以查看系统网络数据包信息，如下：
Udp:
245306 packets received
402051 packets to unknown port received.
3712 packet receive errors
651115 packets sent
RcvbufErrors: 3712
IgnoredMulti: 1
可以查看接收到包，没有接收的包，接收错误的包，以及发送的包。
测试结果：
Client不控制流量的发送，Server不间断的接收，有一定概率接收的包小于发送的包。
也就是说：有包丢失了。
结论：
发送或者接收UDP套接字有一定缓冲区，当缓冲区已经满时再发送数据，会导致数据的丢失。
同时一般发送端速度较快，接收端较慢，UDP发送端淹没接收端是轻而易举的。
设置UDP缓冲区大小：
int n = 220 * 1024;
setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_RECBUF,&n,sizeof(n));