Udp 并发问题分析与总结

一、tcp并发与udp并发的区别

       无论是epoll还是select，在观察有无数据就绪时，都是针对多个文件描述符。如果只有一个文件描述符，那么进程只要观察那一个文件描述符即可。在网络编程中，一个Socket对应一个文件描述符。Tcp协议的server在监听端口前初始化一个socket，每有一个新的连接，就新建一个socket。因此当tcp服务器面对高并发请求时，实际上有多个socket，也就是有多个文件描述符。Udp协议的Server没有真正意义上的“连接”的概念，在监听端口和响应请求时都只有一个socket，也就只有一个文件描述符。

二、udp并发的常规思路

       大部分udp服务器是顺序迭代的，服务器等待客户端请求，然后读取请求，处理请求，发回响应。但是，当处理客户端请求需要很长时间，就需要考虑某种形式的并发。一个“长处理”可以理解为处理请求的时间明显大于发送请求的时间。

      并发的常见思路是使用多线程。服务器在读取一个新请求之后，可以交由一个线程处理，该线程在处理之后直接将响应内容发给客户端。另一方面，udp服务器和多个客户端交互，但是却没有多个socket。典型的解决方案是，服务器为每个客户端创建一个新的socket，并绑定一个新的端口。客户端以后就通过这个新的socket与服务器通信，获得响应。总结来说，udp并发服务器，针对多个客户端，可以创建多个socket；针对多个请求，可以使用多线程（线程池）进行处理。

三、编程模型

1.多个socket

for ( ; ; ){    /* 等待新的客户端连接 */    recvform( &from_addr)    /* 创建一个新的进程，由该进程去处理 （线程也可以）*/    if (fork() == 0)        break; //子进程跳出循环   }//child now herepeer = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);//绑定一个随机端口myaddr.sin_port = htons(0); bind(peer,(struct sockaddr *)&myaddr, sizeof(myaddr));/*  把这个套接字跟客户端的地址连接起来 这也就意味之后之后套接字使用 send recv这些函数时 都是直接跟指定的客户端进行通信的*/connect(peer, (struct sockaddr *)&from, sizeof from)/*处理请求*/

2.使用epoll进行处理

/*

1、UDP srv创建UDP socket(listen_fd)， 设置socket为REUSEASSR,REUSEPORT和非阻塞

   同时bind本地地址local_addr

*/

listen_fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

fcntl(listen_fd, F_SETFL, fcntl(listen_fd, F_GETFD, 0)|O_NONBLOCK)

setsockopt(listen_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));

setsockopt(listen_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt));

bind(listen_fd, (struct sockaddr *)&local_addr, sizeof(struct sockaddr));

/*

2、创建epoll fd, 并将listen_fd添加到epoll中，兵监听其可读事件

*/

epoll_fd = epoll_create(100);

ep_event.events = EPOLLIN |EPOLLET;

ep_event.data.fd = listen_fd;

epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd, &ep_event);

while (1) 

{

    in_fds = epoll_wait(epoll_fd, in_events, 1000, 5000);

/*

3、epoll_wait返回时，如果返回的是listen_fd， 调用recvfrom接受client

第一个UDP包，并根据recvfrom返回client地址，创建一个新的socket(new_fd)

设置new_fd为REUSEADDR,REUSEPORT和非阻塞，同时bind本地地址local_addr

然后connect上recvfrom返回的client地址

*/

for (i = 0; i < in_fds; i++)

{

if(in_events[i].data.fd = listen_fd)

{

recvfrom(listen_fd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *）&client_addr, &client_len);

new_fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

fcntl(new_fd, F_SETFL, fcntl(new_fd, F_GETFD, 0)|O_NONBLOCK);

setsockopt(new_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));

setsockopt(new_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt));

bind(new_fd, (struct sockaddr *)&local_addr, sizeof(struct sockaddr));

connect(new_fd, (struct sockaddr *)&client_addr, sizeof(struct sockaddr));

/*

4、将新创建的new_fd加入到epoll中并监听其可读事件

*/

client_ev.events = EPOLLIN;

client_ev.data.fd = new_fd;

epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, new_fd, &client_addr);

}

else if (in_events[i].events & EPOLLIN)

{

/*

5、当epoll_wait返回时，如果返回的是new_fd， 那么调用recvfrom来接收特定client的UDP包

*/

recvfrom(new_fd, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_len);

data->fd = new_fd;

data-> ptr= process(recvbuf); /*data中包括socket信息*/

ev.data.ptr = data;

ev.events = EPOLLOUT | EPOLLET;

epoll_ctl(epoll_fd,EPOLL_CTL_MOD,new_fd,&ev);

}

else if (in_events[i].events & EPOLLOUT)

{

sockfd = data->fd;

send( sockfd, data->ptr, strlen((char*)data->ptr), 0 );

ev.data.ptr = data;

ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;

epoll_ctl(epoll_fd,EPOLL_CTL_MOD,sockfd,&ev);

}

else

{

}

}

}