UNP总结 Chapter 8 基本UDP套接字编程

1.概述

使用UDP编写的一些常用应用程序有：DNS(域名系统)、NFS(网络文件系统)和SNMP(简单网络管理协议)

下图给出典型的UDP客户/服务器程序的函数调用：

2.recvfrom和sendto函数

两个函数类似于标准的read和write函数，不过需要三个额外的参数

#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);
//均返回：若成功则为读或写的字节数，出错为-1

前三个参数：sockfd, buff, nbytes等同于read和write的前三个参数：描述字，指向读入或者写出缓冲区的指针，读写字节数。

函数sendto的参数to是一个含有数据将发往的协议地址(例如IP地址和端口号)的套接口地址结构，它的大小由addrlen来指定。函数recvfrom用数据报发送者的协议地址装填由from所指的套接口地址结构，存储在此套接口地址结构中的字节数也以addrlen所指的整数返回给调用者。注意，sendto的最后一个参数是一个整数值，而recvfrom的最后一个参数值是一个指向整数值的指针(值-结果参数)。

recvfrom的最后两个参数类似于accept的最后两个参数：返回时套接口地址结构的内容告诉我们是谁发送了数据报(UDP情况下)或是谁发起了连接(TCP情况下)。sendto的最后两个参数类似于connect的最后两个参数：我们用数据报将发往(UDP情况下)或与之建立连接(TCP情况下)的协议地址来装填套接口地址结构。

写一个长度为0的数据报是可行的，这也意味着对于数据报协议，recvfrom返回0值也是可行的；它不表示对方已经关闭了连接，这与TCP套接口上的read返回0的情况不同。由于UDP是无连接的，这就没有诸如关闭UDP连接之类的事情。

 PS：默认情况recvfrom函数没有接收到对方数据时候是阻塞的

3.UDP的connect函数

 我们可以给UDP套接口调用connect，但这样做的结果却与TCP连接毫不相同：没有三路握手过程。内核只是记录对方的IP地址和端口号，它们包含在传递给connect的套接口地址结构中，并立即返回给调用进程。

对于已连接UDP套接口，与缺省的未连接套接口相比，发生了三个变化：

1).我们再也不能给输出操作指定宿IP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，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套接口而且仅能与一个对端交换数据报。

3).由已连接的UDP套接口引发的异步错误返回给他们所在的进程,而未连接UDP套接字不接受任何异步错误。

拥有一个已连接的UDP套接字的进程出于下列目的再次调用connect

• 指定新的IP地址和端口号
• 断开套接口

第一个目的（即给一个已连接UDP套接口指定新的对端）不同于TCP套接口中connect的使用:对于TCP套接口，connect只能调用一次。

为了断开一个已connect的UDP套接口连接，我们再次调用connect时把套接口地址结构的地址簇成员（sin_family）设置为AF_UNSPEC。 这么做可能返回一个EAFNOSUPPORT错误，不过没有关系。 使得套接口断开连接的是在已连接UDP套接口上调用connect的进程。

4.UDP回射服务程序

 

1).main函数

#include     "unp.h"

int
main(int argc, char **argv)
{
    int     sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;

    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, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));

    dg_echo(sockfd, (SA *) &cliaddr, sizeof(cliaddr));
}

2).dg_echo函数

#include     "unp.h"

void
dg_echo(int sockfd, SA *pcliaddr, socklen_t clilen)
{
    int     n;
    socklen_t len;
    char    mesg[MAXLINE];

    for ( ; ; ) {
        len = clilen;
        n = Recvfrom(sockfd, mesg, MAXLINE, 0, pcliaddr, &len);

        Sendto(sockfd, mesg, n, 0, pcliaddr, len);
    }
}

5.UDP回射客户程序

1).main函数

#include     "unp.h"

int
main(int argc, char **argv)
{
    int     sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr;

    if(argc != 2)
       err_quit("usage: udpcli <IPaddress>");

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    Inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr);

    sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    dg_cli(stdin, sockfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));

    exit(0);
}

2).dg_cli函数(非connect)

#include     "unp.h"

void
dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen)
{
    int     n;
    char    sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];

    while (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {

        Sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen);

        n = Recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL);

        recvline[n] = 0;        /* null terminate */
        Fputs(recvline, stdout);
    }
}

3).dg_cli函数(connect)

#include     "unp.h"

void
dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen)
{
    int     n;
    char    sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];

    Connect(sockfd, (SA *) pservaddr, servlen);

    while (Fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {

        Write(sockfd, sendline, strlen(sendline));

        n = Read(sockfd, recvline, MAXLINE);

        recvline[n] = 0;        /* null terminate */
        Fputs(recvline, stdout);
    }
}

6.使用select函数的TCP和UDP回射服务器程序

#include     "unp.h"

int
main(int argc, char **argv)
{
    int     listenfd, connfd, udpfd, nready, maxfdp1;
    char    mesg[MAXLINE];
    pid_t   childpid;
    fd_set  rset;
    ssize_t n;
    socklen_t len;
    const int on = 1;
    struct sockaddr_in cliaddr, servaddr;
    void    sig_chld(int);

        /* create listening TCP socket */
    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);

    Setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));
    Bind(listenfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));

    Listen(listenfd, LISTENQ);

         /* create UDP socket */
    udpfd = 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(udpfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));

    Signal(SIGCHLD, sig_chld);     /* must call waitpid() */

    FD_ZERO(&rset);
    maxfdp1 = max(listenfd, udpfd) + 1;
    for ( ; ; ) {
        FD_SET(listenfd, &rset);
        FD_SET(udpfd, &rset);
        if ( (nready = select(maxfdp1, &rset, NULL, NULL, NULL)) < 0) {
            if (errno == EINTR)
                continue;     /* back to for() */
            else
                err_sys("select error");
         }

         if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) {
             len = sizeof(cliaddr);
             connfd = Accept(listenfd, (SA *) &cliaddr, &len);

             if ( (childpid = Fork()) == 0) { /* child process */
                 Close(listenfd);     /* close listening socket */
                 str_echo(connfd);    /* process the request */
                 exit(0);
              }
              Close(connfd);     /* parent closes connected socket */
         }
          if (FD_ISSET(udpfd, &rset)) {
             len = sizeof(cliaddr);
             n = Recvfrom(udpfd, mesg, MAXLINE, 0, (SA *) &cliaddr, &len);
              Sendto(udpfd, mesg, n, 0, (SA *) &cliaddr, len);
         }
    }
}