一、下圖是典型的UDP客戶端/服務器通訊過程
下面依照通信流程，我們來實現一個UDP回射客戶/服務器
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
當套接字處於“已連接”的狀態時，才可以使 用send，當flags = 0 時 send 與 write 一致。
且 send(sockfd, buf, len, flags); 即 sendto (sockfd, buf, len, flags, NULL, 0);
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
recv 與 recvfrom 的關系與 send 與 sendto 的關系一致。
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> File Name: echoser_udp.c
> Author: Simba
> Mail: [email protected]
> Created Time: Sun 03 Mar 2013 06:13:55 PM CST
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#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<string.h>
#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 == -1)
{
if (errno == EINTR)
continue;
ERR_EXIT("recvfrom error");
}
else if(n > 0)
{
fputs(recvbuf, stdout);
sendto(sock, recvbuf, n, 0,
(struct sockaddr *)&peeraddr, peerlen);
}
}
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(5188);
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
if (bind(sock, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
ERR_EXIT("bind error");
echo_ser(sock);
return 0;
}
/*************************************************************************
> File Name: echocli_udp.c
> Author: Simba
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> Created Time: Sun 03 Mar 2013 06:13:55 PM CST
************************************************************************/
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#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(5188);
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
int ret;
char sendbuf[1024] = {0};
char recvbuf[1024] = {0};
while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
{
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");
}
fputs(recvbuf, stdout);
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;
}
編譯運行server，在兩個終端裡各開一個client與server交互，可以看到server具有並發服務的能力。用Ctrl+C關閉 server，然後再運行server，此時client還能和server聯系上。和前面TCP程序的運行結果相比較，我們可以體會無連接的 含義。
二、UDP編程注意點
1、UDP報文可能會丟失、重復
2、UDP報文可能會亂序
3、UDP缺乏流量控制
4、UDP協議數據報文截斷
5、recvfrom返回0，不代表連接關閉，因為udp是無連接的。
6、ICMP異步錯誤
7、UDP connect
8、UDP外出接口的確定
由於UDP不需要維護連接，程序邏輯簡單了很多，但是UDP協議是不可靠的，實際 上有很多保證通訊可靠性的機制需要在應用層實現，即123點所提到的。
對於第4點，可以寫個小程序測試一下：
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define ERR_EXIT(m) \
do \
{ \
perror(m); \
exit(EXIT_FAILURE); \
} while(0)
int main(void)
{
int sock;
if ((sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0)
ERR_EXIT("socket");
struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(5188);
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
if (bind(sock, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
ERR_EXIT("bind");
sendto(sock, "ABCD", 4, 0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
char recvbuf[1];
int n;
int i;
for (i = 0; i < 4; i++)
{
/* udp是報式協議，即若一次性接收的空間小於發來的數據，有可能造成報文截斷，
* 但一定沒有tcp的粘包問題 */
n = recvfrom(sock, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0, NULL, NULL);
if (n == -1)
{
if (errno == EINTR)
continue;
ERR_EXIT("recvfrom");
}
else if(n > 0)
printf("n=%d %c\n", n, recvbuf[0]);
}
return 0;
}
上述程序是自己發送數據給自己，發送了4個字節，但我們只提供1個字節的緩沖區recvbuf，第一次recvfrom 讀取一個 字節，但接下去循環卻讀不到剩下的數據了，因為udp 是報式協議，如果一次性接收的緩沖區小於發來的數據，有可能造成 報文截斷，反觀tcp流式協議，可以一次讀取一個數據包的一部分，也可以一次性讀取多個數據包，但這也正是其會造成粘 包問題的來源，所以也說udp 協議不會有粘包問題，因為一次就接收一個消息。輸出如下：
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ./trunc
n=1 A
............
接收了一個字符之後，再次recvfrom 就阻塞了。
對於第5點，如果我們使用sendto 發送的數據大小為0，則發送給對方的是只含有各層協議頭部的數據幀，recvfrom 會返回0，但並不代表對方關閉連接，因 為udp 本身沒有連接的概念。
第678點合起來一起講，可以看到我們的客戶端程序現在沒有調用connect，不運行服 務器程序，直接運行客戶端程序，查看現象：
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ./echocli_udp
dfsaf
................
當我們在鍵盤敲入幾個字符，sendto只是把Buf的數據拷貝到 sock對應的緩沖區中，此時服務器未開啟，協議棧返回一個ICMP異步錯誤，但因為前面沒有調用connect“建立”一個連接 ，則recvfrom時不能收到這個錯誤而一直阻塞。現在我們在while 循環的外面添加一句：connect(sock, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)); 再次測試一下：
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/UNP/socket$ ./echocli_udp
dfsaf
recvfrom: Connection refused
此時recvfrom 就能接收到這個錯誤而返回了，並打印錯誤提示。
其實connect 並沒有 真正建立一個連接，即沒有3次握手過程，只是維護了一種狀態，綁定了遠程地址，因為如此在調用sendto 時也可以不指定 遠程地址了，如 sendto(sock, sendbuf, strlen(sendbuf), 0, NULL, 0); 甚至也可以使用send 函數
send(sock, sendbuf, strlen(sendbuf), 0);
假設現在客戶端有多個ip地址，由connect 或 sendto 函數提供的遠 程地址的參數，系統會選擇一個合適的出口，比如遠程ip 是192.168.2.10, 而客戶端現在的ip 有 192.168.1.32 和 192.168.2.75 那麼會自動選擇192.168.2.75 這個ip 出去。
