Linux学习——Linux网络笔记二（UDP Socket 编程）

一、基本的udp socket编程
1. UDP编程框架
要使用UDP协议进行程序开发，我们必须首先得理解什么是什么是UDP？这里简单概括一下。
UDP（user datagram protocol）的中文叫用户数据报协议，属于传输层。UDP是面向非连接的协议，它不与对方建立连接，而是直接把我要发的数据报发给对方。所以UDP适用于一次传输数据量很少、对可靠性要求不高的或对实时性要求高的应用场景。正因为UDP无需建立类如三次握手的连接，而使得通信效率很高。

UDP的应用非常广泛，比如一些知名的应用层协议（SNMP、DNS）都是基于UDP的，想一想，如果SNMP使用的是TCP的话，每次查询请求都得进行三次握手，这个花费的时间估计是使用者不能忍受的，因为这会产生明显的卡顿。所以UDP就是SNMP的一个很好的选择了，要是查询过程发生丢包错包也没关系的，我们再发起一个查询就好了。

1. UDP通信的流程比较简单，因此要搭建这么一个常用的UDP通信框架也是比较简单的。以下是UDP的框架图。
   

3.UDP程序设计常用函数

v intsocket(int domain, int type, int protocol);
1.参数domain:用于设置网络通信的域，socket根据这个参数选择信息协议的族
Name Purpose
AF_INET IPv4 Internet protocols //用于IPV4
AF_INET6 IPv6 Internet protocols //用于IPV6
对于该参数我们仅需熟记AF_INET和AF_INET6即可

2.参数type（只列出最重要的三个）:
SOCK_STREAM Provides sequenced, reliable, two-way, connection-based byte streams. //用于TCP
SOCK_DGRAM Supports datagrams (connectionless, unreliable messages ). //用于UDP
SOCK_RAW Provides raw network protocol access. //RAW类型，用于提供原始网络访问
3.参数protocol：置0即可
4.返回值：成功：非负的文件描述符 失败：-1

v ssize_tsendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
1.第一个参数sockfd:正在监听端口的套接口文件描述符，通过socket获得
2.第二个参数buf：发送缓冲区，往往是使用者定义的数组，该数组装有要发送的数据
3.第三个参数len:发送缓冲区的大小，单位是字节
4.第四个参数flags:填0即可
5.第五个参数dest_addr:指向接收数据的主机地址信息的结构体，也就是该参数指定数据要发送到哪个主机哪个进程
6.第六个参数addrlen:表示第五个参数所指向内容的长度
7.返回值：成功：返回发送成功的数据长度 失败： -1

v ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
1.第一个参数sockfd:正在监听端口的套接口文件描述符，通过socket获得
2.第二个参数buf：接收缓冲区，往往是使用者定义的数组，该数组装有接收到的数据
3.第三个参数len:接收缓冲区的大小，单位是字节
4.第四个参数flags:填0即可
5.第五个参数src_addr:指向发送数据的主机地址信息的结构体，也就是我们可以从该参数获取到数据是谁发出的
6.第六个参数addrlen:表示第五个参数所指向内容的长度
7.返回值：成功：返回接收成功的数据长度 失败： -1

v int bind(int sockfd,const struct sockaddr* my_addr, socklen_t addrlen);
1.第一个参数sockfd:正在监听端口的套接口文件描述符，通过socket获得
2.第二个参数my_addr:需要绑定的IP和端口
3.第三个参数addrlen：my_addr的结构体的大小
4.返回值：成功：0 失败：-1

v int close(int fd);
close函数比较简单，只要填入socket产生的fd即可。

4.客户端和服务器端示例程序:
Server.c

#include <stdio.h>  #include <sys/types.h>  #include <sys/socket.h>  #include <netinet/in.h>  #include <string.h>  #define SERVER_PORT 8888  #define BUFF_LEN 1024  void handle_udp_msg(int fd)  {      char buf[BUFF_LEN];  //接收缓冲区，1024字节      socklen_t len;      int count;      struct sockaddr_in clent_addr;  //clent_addr用于记录发送方的地址信息      while(1)      {          memset(buf, 0, BUFF_LEN);          len = sizeof(clent_addr);          count = recvfrom(fd, buf, BUFF_LEN, 0, (struct sockaddr*)&clent_addr, &len);  //recvfrom是拥塞函数，没有数据就一直拥塞          if(count == -1)          {              printf("recieve data fail!\n");              return;          }          printf("client:%s\n",buf);  //打印client发过来的信息          memset(buf, 0, BUFF_LEN);          sprintf(buf, "I have recieved %d bytes data!\n", count);  //回复client          printf("server:%s\n",buf);  //打印自己发送的信息给          sendto(fd, buf, BUFF_LEN, 0, (struct sockaddr*)&clent_addr, len);  //发送信息给client，注意使用了clent_addr结构体指针      }  }  /*     server:             socket-->bind-->recvfrom-->sendto-->close */  int main(int argc, char* argv[])  {      int server_fd, ret;      struct sockaddr_in ser_addr;       server_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //AF_INET:IPV4;SOCK_DGRAM:UDP      if(server_fd < 0)      {          printf("create socket fail!\n");          return -1;      }      memset(&ser_addr, 0, sizeof(ser_addr));      ser_addr.sin_family = AF_INET;      ser_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //IP地址，需要进行网络序转换，INADDR_ANY：本地地址      ser_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);  //端口号，需要网络序转换      ret = bind(server_fd, (struct sockaddr*)&ser_addr, sizeof(ser_addr));      if(ret < 0)      {          printf("socket bind fail!\n");          return -1;      }      handle_udp_msg(server_fd);   //处理接收到的数据      close(server_fd);      return 0;  }  

Client.c

#include <stdio.h>  #include <sys/types.h>  #include <sys/socket.h>  #include <netinet/in.h>  #include <string.h>  #define SERVER_PORT 8888  #define BUFF_LEN 512  #define SERVER_IP "172.0.5.182"  void udp_msg_sender(int fd, struct sockaddr* dst)  {      socklen_t len;      struct sockaddr_in src;      while(1)      {          char buf[BUFF_LEN] = "TEST UDP MSG!\n";          len = sizeof(*dst);          printf("client:%s\n",buf);  //打印自己发送的信息          sendto(fd, buf, BUFF_LEN, 0, dst, len);          memset(buf, 0, BUFF_LEN);          recvfrom(fd, buf, BUFF_LEN, 0, (struct sockaddr*)&src, &len);  //接收来自server的信息          printf("server:%s\n",buf);          sleep(1);  //一秒发送一次消息      }  }  /*     client:             socket-->sendto-->revcfrom-->close */  int main(int argc, char* argv[])  {      int client_fd;      struct sockaddr_in ser_addr;      client_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);      if(client_fd < 0)      {          printf("create socket fail!\n");          return -1;      }      memset(&ser_addr, 0, sizeof(ser_addr));      ser_addr.sin_family = AF_INET;      //ser_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);      ser_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  //注意网络序转换      ser_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);  //注意网络序转换      udp_msg_sender(client_fd, (struct sockaddr*)&ser_addr);      close(client_fd);      return 0;  }