Linux网络编程之UDP套接字

       udp协议是面向数据报的，无连接不可靠的传输层协议，因为udp无连接，因此实现udp socket不需要监听也不需要连接。在实现tcp socket时，其中的收发数据可以当做文件，通过read和write来读取（TCP是面向字节流的），而udp是面向数据报的协议，收发的单位都是数据报，需要采用专门的函数：

udp socket编程：

udp_server.c：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <arpa/inet.h>#include <netinet/in.h>int main(int argc, char* argv[]){int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(sock < 0){perror("socket");return 1;}struct sockaddr_in local;local.sin_family = AF_INET;local.sin_port = htons(atoi(argv[2]));local.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);if(bind(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local))<0){perror("bind");return 2;}char buf[1024];struct sockaddr_in client;socklen_t len = sizeof(client);while(1){ssize_t s = recvfrom(sock, buf, sizeof(buf)-1, \0, (struct sockaddr*)&client, &len);if(s > 0){printf("[%s: %d]# %s\n", inet_ntoa(client.sin_addr), \ntohs(client.sin_port), buf);sendto(sock, buf, strlen(buf), 0, \(struct sockaddr*)&client, sizeof(client));}}return 0;}

udp_client.c：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <arpa/inet.h>#include <netinet/in.h>int main(int argc, char* argv[]){int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(sock < 0){perror("socket");return 1;}struct sockaddr_in server;server.sin_family = AF_INET;server.sin_port = htons(atoi(argv[2]));server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);char buf[1024];char *msg = "hello world";while(1){sendto(sock, msg, strlen(msg), 0, \(struct sockaddr*)&server, sizeof(server));struct sockaddr_in tmp;socklen_t len = sizeof(tmp);ssize_t s = recvfrom(sock, buf, sizeof(buf)-1, \0, (struct sockaddr*)&tmp, &len);if(s > 0){printf("%s\n", buf);}sleep(5);}return 0;}

运行结果：

然而，因为udp是无连接不可靠的，那么就需要在应用层设置一些功能使udp较为可靠，这里可以利用信号实现简单的超时重传：

在规定的时间内，若没有收到sendto的信息，我们就认为数据包丢失，打破recvfrom的阻塞式等待，设置一个闹钟定时器alarm,当收到SIGALRM信号时，程序中断，转去处理中断响应函数，通知客户端进行重传；

功能：从调用该函数开始，seconds秒之后向进程发送一个SIGALRM信号

仅仅只是这样是不够的！！！

看到这里也许你以为一切都解决了，但是还有一个容易被人忽视的问题：在Linux中，默认处理中断的方式是： 
当从中断调用返回时，继续执行被中断的系统调用（用在刚才说的例子上就是：继续recvfrom……）这种默认处理方式大多数时候很有用，但是我们这里就不行了，那这个问题怎么解决呢？要解决这个问题，就不能单纯的用signal函数去设置中断处理程序了，而是要用另一个函数：sigaction

功能：拦截下signum消息，用act所给的方式处理，将原来的处理方式放在oldact中（一般oldact设为NULL）;

参数： 
signum：需要拦截的消息，这里是SIGALRM； 
act：处理中断的方式，是一个结构体，后面会介绍这结构体； 
oldact：用来存储原来的处理方式，一般为NULL，表示忽略；

结构体：struct sigaction介绍：

struct sigaction 
{ 
void (*sa_handler)(int); 
sigset_t sa_mask; 
int sa_flags; 
void (*sa_restorer)(void); 
} 
成员：第一个sa_handler就是中断处理程序的入口，比如：要用alarm程序处理这个中断，就将此值设为alarm； 
sa_mask：表示在中断处理中要屏蔽的中断； 
sa_flags：这是很关键的东西～它包含了一些影响中断处理过程方式的标志，具体取值如下： 
SA_NOCLDSTOP：这表示如果所处理的中断是SIGCHLD，由于收到其他信号而导致了子进程终止，将不发送SIG_CHLD; 
SA_ONESHOT or SA_RESETHAND：sa_handler所指向的中断处理程序只被执行一次，之后将设为默认的中断处理程序； 
SA_RESTART：让被处理的系统调用在中断返回后重新执行； 
SA_NOMASK or SA_NODEFFER（这就是我们要用的）：在中断处理程序执行时，不屏蔽自己的中断信号；在处理此信号未结束前不理会此信号的再次到来。

signal与sigaction函数区别： 
signal是重启动函数，超时以后会自动启动已阻塞的函数，而不是中断它的执行，比如recvfrom，给人的感觉就是使用了alarm，程序依然阻塞在了recvfrom上，不往下执行，如果在信号处理函数中使用printf可以看到超时后输出了一条超时信息，然后signal又启动了recvfrom，继续阻塞。sigaction可以自己设置是否重启动函数，即上面例子中的alrmact.sa_flags = SA_NOMASK选项，SA_NOMASK为不重启动，中断已阻塞的函数recvfrom，使程序继续往下执行，SA_RESTART为重启动函数，与signal相同，继续阻塞在recvfrom上。

改进后的udp_server.c：

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>#include<string.h>#include<arpa/inet.h>#include<netinet/in.h>#include<unistd.h>#include<signal.h>struct sockaddr_in client;socklen_t len = sizeof(client);  int sock;//打印输入提示选项static void* usage(const char* port){    printf("usage: %s [local_ip] [local_port]\n",port);}//中断处理函数void alarm_handler(int sigon) {     char* m = "please input again\n";     printf("alarm interrupt\n");     //给客户端发送重发消息    sendto(sock,m,strlen(m),0,(struct sockaddr*)&client,len); }int main(int argc,char* argv[]){    if(argc!=3){        usage(argv[0]);        return 1;    }    //创建套接字    sock = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);    if(sock<0){        perror("socket");        exit(1);    }    //将套接字与ip地址和端口号进行绑定    struct sockaddr_in local;    local.sin_family = AF_INET;    local.sin_port = htons(atoi(argv[2]));    local.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);    if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0){        perror("bind");        exit(2);    }    char buf[1024];   //设置中断处理    struct sigaction alr;    alr.sa_handler = alarm_handler;    alr.sa_flags = SA_NOMASK;    alr.sa_restorer = NULL;    char* msg = "my name is h";    while(1){       //设置闹钟，当超过10s没有收到消息，则认为数据报丢失，发送SIGALRM信号        alarm(10);        //捕获SIGALRM信号        sigaction(SIGALRM,&alr,NULL);        //读取数据        int r = recvfrom(sock,buf,sizeof(buf)-1,0,(struct sockaddr*)&client,&len);        if(r<0){            perror("recvfrom");            exit(3);        }else{            buf[r] = 0;            printf("%s\n",buf);            //回送数据            if(sendto(sock,msg,strlen(msg),0,(struct sockaddr*)&client,len)<0){                perror("sendto");                exit(4);            }            alarm(0);//当数据报传输成功时，这是闹钟没有用处了，关闭闹钟        }    }    return 0;}