unix 网络编程第八章 UDP
code 见 https://github.com/juniperdiego/Unix-network-programming-of-mine/tree/master/udpserv01
1 建立socket时使用 SOCK_DGRAM 参数,
2 在调用send同函数时 socklen_t addrlen 参数一定要指定对,我刚开始就把addlen赋值成了sizeof(struct sockaddr * )导致错误。
3 注意
in_addr_t inet_addr(const char *cp); char *inet_ntoa(struct in_addr in);
两个字符串和ip地址转换的参数不一样,一个是in_addr_t, 一个是in_addr
使用方法
inet_ntoa(replyaddr.sin_addr); servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
sendto和recvfrom
#include <sys/socket.h> ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buff, size_t nbytes, int flags, struct sockaddr *from, socklen_t *addrlen); ssize_t sendto(int sockfd, const void *buff, size_t nbytes, int flags, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen); 两者均返回:读写字节数——成功,-1——出错
此函数需考虑的细节:
(1)首先,该函数永不终止,因为UDP是一个无连接的协议,它没有像TCP中的EOF之类的东西。
(2)其次,该函数提供的是一个迭代服务器(iterative server),而不是像TCP服务器那样可以提供一个并发服务器。一般来说,大多数TCP服务器是并发的,而大多数UDP服务器是迭代的。
对于本套接口,UDP层中隐含有排队发生。事实上,每个UDP套接口都有一个接收缓冲区,到达该套接口的每个数据报都进入这个套接口缓冲区。当进程调用recvfrom时,缓冲区中的下一个数据报以FIFO(先进先出)顺序返回给进程。这样,在进程能够读该套接口中任何已排好队的数据报之前,如果有多个数据报到达该套接口,那么相继到达的数据报仅仅加到该套接口的接收缓冲区中。然而这个缓冲区的大小是有限的。我们可以使用SO_RCVBUF套接口选项来增大它。
下图总结了TCP客户/服务器在两个客户与服务器建立连接时的情形:
如上图所示:服务器主机上有两个已连接套接口,其中每一个都有各自的套接口接收缓冲区。
下图展示了两个客户发送数据报到UDP服务器的情形:
如上图所示,其中只有一个服务器进程,它仅有的单个套接口用于接收所有到达的数据报并发回所有的响应。该套接口有一个接收缓冲区用来存放所有到达的数据报。
对于一个UDP套接口,如果其进程首次调用sendto时它没有绑定一个本地端口,那么内核就在此时为它选择一个临时端口。跟TCP一样,客户可以显示地调用bind,不过很少这样做。
注意 调用recvfrom指定的第5和第6个参数是空指针。这 告知内核我们并不关心应答数据包由谁发送。这样做存在一个风险:任何进程(不论是在于本客户进程相同的主机上还是在不同的主机上)都可以向本客户的IP地址和端口发送数据报,这些数据报将被客户读入并认为是服务器的应答。
[DIEGO] bind 绑定自己的ip和端口,一般由server端调用bind函数,编订自己的监听端口。tcp然后调用listen,变成监听套接字,udp则不调用。
[DIEGO] connect 绑定对端的ip和端口。由于tcp调用connect后,知道对端是谁,所以可以调用read/write/send/receive.
UDP 也可以调用connect,指定对端是谁,然后也可以调用read/write/send/receive
TCP调用bind一般如下:
int listenfd, connfd; pid_t childpid; socklen_t clilen; struct sockaddr_in cliaddr, servaddr; listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); bind(listenfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)); listen(listenfd, LISTENQ);
UDP一般调用如下:
int sockfd/*, connfd*/; // pid_t childpid; struct sockaddr_in servaddr; //sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); servaddr.sin_family = AF_INET; servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT); bind(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr));
UDP的connect调用
我们确实可以给UDP套接口调用connect,但这样做的结果与TCP连接完全不同:它没有三路握手过程。相反,内核只是检查是否存在立即可知的错误,记录对端的IP地址和端口号(取自传递给connect的套接口地址结构),然后立即返回到调用进程。
有了这个能力后,我们必须区分:
未连接UDP套接口(unconnected UDP socket):新创建的UDP套接口缺省如此;
已连接UDP套接口(connected UDP socket):对UDP套接口调用connect的结果。
对于已连接的UDP套接口,与缺省的未连接UDP套接口相比,发生了三个变化:
(1)我们再也不能给输出操作指定宿(目的)IP地址和端口号。也就是说,我们不使用sendto,而改用write或send。写到已连接UDP套接口上的任何内容都自动发送到由connect指定的协议地址(例如IP地址和端口号)。
(2)我们不必使用recvfrom以获悉数据报的发送者,而改用read、recv或recvmsg。在一个已连接UDP套接口上由内核为输入操作返回的数据报仅仅是那些来自connect所指定协议地址的数据报。目的地为这个已连接UDP套接口的 本地协议地址(例如IP地址和端口号),发源地却不是该套接口早先connect到的协议地址的数据报,不会投递到该套接口。这样就限制了一个已连接UDP套接口能且仅能与一个对端交换数据报。
(3)由已连接UDP套接口引发的异步错误返回给它们所在的进程。相反,未连接的UDP套接口不接收任何异步错误。
我们可以说UDP客户进程或服务器进程仅仅在使用自己的UDP套接口与确定的唯一对端进行通信时,才可以调用connect。调用connect的通常是UDP客户,不过有些网络应用中的UDP服务器会与单个客户长时间通信(例如TFTP),这种情况下,客户和服务器都可调用connect。
DNS提供了另一个例子,如下图所示:
通常通过在/etc/resolv.conf文件中列出服务器主机的IP地址,一个DNS客户主机就能被配置成使用一个或多个DNS服务器。如果列出的是单个服务器主机(图中最左边的方框),客户进程就可以调用connect,但是如果列出的是多个服务器主机(图中从右边数第二个方框),客户进程就不能调用connect。另外DNS服务器进程通常处理任何客户请求,因此服务器进程不能调用connect。
给一个UDP套接口多次调用connect
拥有一个已连接UDP套接口的进程可以为下列目的之一再次调用connect:
(1)指定新的IP地址和端口号。对于TCP套接口,connect只能调用一次。
(2)断开套接口。再次调用connect时把套接口地址结构的地址组成员设置为AF_UNSPEC。
性能
当应用进程在一个未连接的UDP套接口上调用sendto时,源自Berkeley的内核暂时连接该套接口,发送数据报,然后断开该连接。在一个未连接的UDP套接口上给两个数据报调用sendto函数于是涉及内核执行下列6个步骤:
(1)连接套接口;
(2)输出第一个数据报;
(3)断开套接口连接;
(4)连接套接口;
(5)输出第二个数据报;
(6)断开套接口连接。
当应用进程知道自己要给同一宿地址发送多个数据报时,显式连接套接口效率更高。调用connect后调用两次write涉及内核执行如下步骤:
(1)连接套接口;
(2)输出第一个数据报;
(3)输出第二个数据报。