Linux之UDP協(xié)議及其編程全流程

更新時(shí)間：2023年03月23日 14:30:44 作者：Dutkig

這篇文章主要介紹了Linux之UDP協(xié)議及其編程全流程，具有很好的參考價(jià)值，希望對(duì)大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教

UDP協(xié)議的特點(diǎn)

UDP 不提供可靠性的傳輸，它只是把應(yīng)用程序傳給 IP 層的數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去，但是并不能保證它們能到達(dá)目的地。

由于 UDP 在傳輸數(shù)據(jù)報(bào)前不用在客戶和服務(wù)器之間建立一個(gè)連接，且沒(méi)有超時(shí)重發(fā)等機(jī)制，故而傳輸速度很快。

無(wú)連接
不可靠
數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)

UDP發(fā)出的數(shù)據(jù)包不經(jīng)過(guò)確認(rèn)，可以繼續(xù)發(fā)送。發(fā)送成功與否都不管，盡最大能力去發(fā)送，丟包也不負(fù)責(zé)。有自己的使用特點(diǎn)：適合于做視頻（實(shí)時(shí)性）適合于即使丟包了，處理起來(lái)也比較方便。

適合于攝像頭以恒定速率發(fā)，對(duì)方以恒定速率收，丟包了繼續(xù)發(fā)，可以實(shí)時(shí)。

但是如果是TCP，如果丟包，會(huì)重發(fā)，時(shí)間花銷大了，不能實(shí)時(shí)。不適合做攝像頭和視頻。

UDP的編程流程

UDP接口原型

接收

int recvfrom(int sockfd,void *buf,size_t size,int flag,struct sockaddr *peer_addr,socklen_t *addr_len);

peer_addr：用來(lái)保存recvfrom接收到的數(shù)據(jù)是來(lái)自哪臺(tái)主機(jī)的地址信息
addr_len：地址結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度

發(fā)送

int sendto(int sockfd,void *buf,size_t size,int flag,struct sockaddr *peer_addr,socklen_t addr_len);

peer_addr：用來(lái)指定數(shù)據(jù)的接收方的地址信息
addr_len：地址信息的長(zhǎng)度

示例代碼

UDP服務(wù)器端

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>

#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>

int main()
{
    //SOCK_DGRAM表示使用的是UDP協(xié)議
    int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    assert(sockfd != -1);

    struct sockaddr_in ser_addr;
    memset(&ser_addr,0,sizeof(ser_addr));
    ser_addr.sin_family = AF_INET;
    //將主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序
    ser_addr.sin_port = htons(6000);
    //將點(diǎn)分十進(jìn)制的地址字符串轉(zhuǎn)為unit32類型的值
    ser_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.246.128");

    int res = bind(sockfd,(struct sockaddr*)&ser_addr,sizeof(ser_addr));
    assert(res != -1);

    //循環(huán)接受不同客戶端的數(shù)據(jù)
    while(1)
    {
        char buff[128] = {0};

        struct sockaddr_in cli_addr;
        socklen_t cli_len = sizeof(cli_addr);
        int n = recvfrom(sockfd,buff,127,0,(struct sockaddr*)&cli_addr,&cli_len);
        if(n <= 0)
        {
            break;            
        }

        printf("%s:%d -- %s\n",inet_ntoa(cli_addr.sin_addr),ntohs(cli_addr.sin_port),buff);   
     
        n = sendto(sockfd,"OK",2,0,(struct sockaddr*)&cli_addr,cli_len);
        if(n <= 0)
        {
            break;
        }
    }

    close(sockfd);
    exit(0);
}

UDP客戶端

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>

#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>

int main()
{
    int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    assert(sockfd != -1);

    struct sockaddr_in ser_addr;
    memset(&ser_addr,0,sizeof(ser_addr));
    ser_addr.sin_family = AF_INET;
    ser_addr.sin_port = htons(6000); 
    ser_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.246.128");

    while(1)
    {
        printf("請(qǐng)輸入：");
        char buff[128] = {0};
        fgets(buff,127,stdin);

        if(strncmp(buff,"end",3) == 0)
        {
            break;
        }

        int n = sendto(sockfd,buff,strlen(buff),0,(struct sockaddr*)&ser_addr,sizeof(ser_addr));
        if(n <= 0)
        {
            break;
        }

        memset(buff,0,128);

        int m = recvfrom(sockfd,buff,127,0,NULL,NULL);//服務(wù)器地址信息已知，無(wú)需保存直接傳入NULL
        if(m <= 0)
        {
            break;
        }
        printf("%s\n",buff);
    }   

    close(sockfd); 

    exit(0);
}

兩個(gè)客戶端同時(shí)向服務(wù)器端發(fā)送信息

多個(gè)客戶端可以和服務(wù)器一起鏈接通訊。recvfrom并不是只等第一個(gè)或者第二個(gè)客戶端，而是誰(shuí)給它發(fā)，它就收誰(shuí)的。

如果在客戶端保持運(yùn)行狀態(tài)的情況下，將服務(wù)器端關(guān)閉，然后再把服務(wù)器端重新運(yùn)行起來(lái)，這時(shí)候客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)，服務(wù)器端是可以收到的。

因?yàn)閁DP本來(lái)就沒(méi)有建立連接。如果服務(wù)器端關(guān)了，客戶端send就失敗了。數(shù)據(jù)包丟了就丟了，不會(huì)理會(huì)。不管關(guān)閉哪一端，對(duì)方端都不知道這件事情，彼此無(wú)關(guān)系，無(wú)影響。

如果讓服務(wù)器端一次只接受一個(gè)字符，我給你發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)包，你去收這個(gè)數(shù)據(jù)包，你recvfrom，你把這個(gè)數(shù)據(jù)包拆開(kāi)，你讀取1個(gè)字符，后面的不讀，直接就丟掉了。

UDP的報(bào)頭結(jié)構(gòu)

UDP的報(bào)頭固定是8個(gè)字節(jié)！

UDP的報(bào)文段長(zhǎng)度 – 表示這個(gè)UDP報(bào)文段的報(bào)頭+數(shù)據(jù)部分的總長(zhǎng)度一個(gè)UDP報(bào)文段數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度為總長(zhǎng)度 - 8
冗余檢驗(yàn)碼 – 會(huì)對(duì)整個(gè)UDP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行冗余校驗(yàn)

UDP的優(yōu)勢(shì)

沒(méi)有確認(rèn)機(jī)制和超時(shí)重傳機(jī)制，發(fā)送方發(fā)送報(bào)文段的效率就很高。
頭部固定部分比較小，一個(gè)UDP報(bào)文段所攜帶的上次協(xié)議的數(shù)據(jù)就比TCP多一點(diǎn)。
UDP的實(shí)現(xiàn)相對(duì)比較簡(jiǎn)單。

UDP的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)

sendto和recvfrom的次數(shù)是一一對(duì)應(yīng)的。
sendto一次，底層就發(fā)送一個(gè)UDP報(bào)文段，對(duì)方就接受這一個(gè)UDP報(bào)文段。
如果一次recvfrom沒(méi)有將一個(gè)UDP報(bào)文段中的數(shù)據(jù)讀取完成，則剩余的數(shù)據(jù)會(huì)被丟棄。