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[]);

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，-——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, ); 

    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, ); 

    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。