udpSocket捕获ICMP不可达错误

        最近得写个udpAgent，由于要做udpServer端的容灾，所以要感知udpAgent发出的UDP包是否被某个udpServer进程接收。但是UDP协议本身是无连接和无状态的，也就是说默认情况下，udpAgent进程是无法感知其发出的UDP包是否被成功接收。

        但是，从TCP/IP协议栈来说，如果一个UDP包没有到达目的地址，发送端会收到一个的ICMP不可达报文。所以现在的问题是如何让进程捕获到这个ICMP不可达错误，结论就是调用connect( )函数，即使用有连接的UDP。

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        这里做个简单实验：

        1、无连接的UDP：Socket( )=>SendTo( )

        2、有连接的UDP：Socket( )=>Connect( )=>Send( )

        下面是基础的无连接UDP客户端代码（SendUdp_NoCon.cpp）：发送2个UDP包到一个不存在的目标地址（127.0.0.1:8888）

#include <iostream>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
using namespace std;

int main()
{
        int i, iSvrSock, iRet;
        string strData("Hello World!");
        struct sockaddr_in sSvrAddr;

        memset(&sSvrAddr, 0, sizeof(sSvrAddr));
        sSvrAddr.sin_family = AF_INET;
        sSvrAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
        sSvrAddr.sin_port = htons(8888);

        // 1.Socket()
        iSvrSock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

        for (i = 0; i < 2; i ++)
        {
                // 2.Sendto()
                iRet = sendto(iSvrSock, strData.data(), strData.size(), 0, (struct sockaddr*)&sSvrAddr, sizeof(sSvrAddr));
                if (iRet < 0) {
                        cout << "SendUdp Err, Return:" << iRet << " Info:" << strerror(errno) << endl;
                } else {
                        cout << "SendUdp Suc" << endl;
                }
                sleep(1);
        }

        close(iSvrSock);
        return 0;
}

         编译并执行，进程并没有感知UDP包是否被接收：

[andy@localhost 201309]$ g++ -o NoCon SendUdp_NoCon.cpp 
[andy@localhost 201309]$ ./NoCon 
SendUdp Suc
SendUdp Suc  

        通过tcpdump抓包可以发现TCP/IP协议栈有收到ICMP不可达报文：

[root@localhost ~]# tcpdump -i lo "udp or icmp" -n -s1500
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on lo, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 1500 bytes
17:32:38.963669 IP 127.0.0.1.60835 > 127.0.0.1.ddi-udp-1: UDP, length 12
17:32:38.963698 IP 127.0.0.1 > 127.0.0.1: ICMP 127.0.0.1 udp port ddi-udp-1 unreachable, length 48
17:32:39.963939 IP 127.0.0.1.60835 > 127.0.0.1.ddi-udp-1: UDP, length 12
17:32:39.963966 IP 127.0.0.1 > 127.0.0.1: ICMP 127.0.0.1 udp port ddi-udp-1 unreachable, length 48

        下面是有连接UDP客户端代码（SendUdp_Con.cpp）：也是发送2个UDP包到一个不存在的目标地址（127.0.0.1:8888）

#include <iostream>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
using namespace std;

int main()
{
        int i, iSvrSock, iRet;
        string strData("Hello World!");
        struct sockaddr_in sSvrAddr;

        memset(&sSvrAddr, 0, sizeof(sSvrAddr));
        sSvrAddr.sin_family = AF_INET;
        sSvrAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
        sSvrAddr.sin_port = htons(8888);

        // 1.Socket()
        iSvrSock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
        // 2.Connect()
        connect(iSvrSock, (struct sockaddr*)&sSvrAddr, sizeof(sSvrAddr));

        for (i = 0; i < 2; i ++)
        {
                // 3.Send()
                iRet = send(iSvrSock, strData.data(), strData.size(), 0);
                if (iRet < 0) {
                        cout << "SendUdp Err, Return:" << iRet << " Info:" << strerror(errno) << endl;
                } else {
                        cout << "SendUdp Suc" << endl;
                }
                sleep(1);
        }

        close(iSvrSock);
        return 0;
}

         编译并执行，这次进程感知到了发送的UDP错误 Connection refused：

[andy@localhost 201309]$ g++ -o Con SendUdp_Con.cpp 
[andy@localhost 201309]$ ./Con 
SendUdp Suc
SendUdp Err, Return:-1 Info:Connection refused 

         由上面的输出可知，是在Socket第2次sent( )的时候才捕获到这个Connection refused错误。这里并不是说第1次send( )的UDP包被成功接收了，而是因为UDP的send( )/sendto( )只是将UDP包的数据拷贝到发送缓冲区就立即返回了，等到第2次send( )的时候错误才被捕获，这种现象为异步错误。

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        为什么无连接UDP没有把ICMP错误通知给进程？

        我的理解是，由于无连接UDP你可以连续调用多个sendto( )函数，将UDP包发送给多个目的地址。由于ICMP不可达错误对于进程来说为异步错误，所以如果就算进程捕获了这个错误，也不知道是哪个目的地址不可达。如下面的例子，连续调用3次sendto将UDP包发给3个目的地址：

iRet1 = sendto(iSvrSock, strData.data(), strData.size(), 0, (struct sockaddr*)&sSvrAddr1, sizeof(sSvrAddr1));
iRet2 = sendto(iSvrSock, strData.data(), strData.size(), 0, (struct sockaddr*)&sSvrAddr2, sizeof(sSvrAddr2));
iRet3 = sendto(iSvrSock, strData.data(), strData.size(), 0, (struct sockaddr*)&sSvrAddr3, sizeof(sSvrAddr3));

        如果iRet3返回了Connection refused错误，也无法判断是sSvrAddr1还是sSvrAddr2不可达。

        udpSocket调用connect( )并不会进行“3次握手”连接

        tcpSocket调用connect( )的时候，实际上是TCP/IP协议栈“3次握手”建立连接的过程。但是对于udpSocket，调用connect( )只是在进程绑定目的地址而已，不会向目的地址发送任何数据。实际上，udpocket调用connect( )之后，其只是在TCP/IP协议栈内绑定一个（协议/源IP/源端口/目的IP/目的端口）的五元组，一直维护到连接结束。

       无连接UDP调用sendto( )和有连接UDP调用send( )的联系和区别

       实际上，无连接UDP调用1次sendto( )发送UDP包，系统要做3件事：连接=>发送=>断开连接。而有连接UDP的send( )由于已经连接好了，只需完成"发送"这一步，故有连接UDP在性能上要由于无连接UDP。