Linux下的UDP程式設計

一、引言

udp是tcp/ip協議中的傳輸層協議的一種，本文介紹了在linux下編寫基於udp協議的client/server模型的程式的方法，並給出了乙個echo client/server例子程式。

二、udp協議簡介

udp是一種簡單的傳輸層協議，在rfc768中有詳細描述。udp協議是一種非連線的、不可靠的資料報文協議，完全不同於提供面向連線的、可靠的位元組流的tcp協議。雖然udp有很多不足，但是還是有很多網路程式使用它，例如dns（網域名稱解析服務）、nfs（網路檔案系統）、snmp（簡單網路管理協議）等。

通常，udp client程式不和server程式建立連線，而是直接使用sendto()來傳送資料。同樣，udp server程式不需要允許client程式的連線，而是直接使用recvfrom()來等待直到接收到client程式傳送來的資料。

這裡，我們使用乙個簡單的echo client/server程式來介紹在linux下編寫udp程式的方法。client程式從stdin讀取資料並通過網路傳送到server程序，server程式在收到資料後直接再傳送回client程式，client程式收到server發回的資料後再從stdout輸出。

三、udp server程式

1、編寫udp server程式的步驟

(1)使用socket()來建立乙個udp socket，第二個引數為sock_dgram。

(2)初始化sockaddr_in結構的變數，並賦值。sockaddr_in結構定義：

struct sockaddr_in ;

這裡使用「08」作為服務程式的埠，使用「inaddr_any」作為繫結的ip位址即任何主機上的位址。

(3)使用bind()把上面的socket和定義的ip位址和埠繫結。這裡檢查bind()是否執行成功，如果有錯誤就退出。這樣可以防止服務程式重複執行的問題。

(4)進入無限迴圈程式，使用recvfrom()進入等待狀態，直到接收到客戶程式傳送的資料，就處理收到的資料，並向客戶程式傳送反饋。這裡是直接把收到的資料發回給客戶程式。

//////

2、udpserv.c程式內容：

#include

#define maxline 80

#define serv_port 8888

void do_echo(int sockfd, struct sockaddr *pcliaddr, socklen_t clilen)

}///

int main(void)

do_echo(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));

return 0;}

//////四、udp client程式

1、編寫udp client程式的步驟

(1)初始化sockaddr_in結構的變數，並賦值。這裡使用「8888」作為連線的服務程式的埠，從命令列引數讀取ip位址，並且判斷ip位址是否符合要求。

(2)使用socket()來建立乙個udp socket，第二個引數為sock_dgram。

(3)使用connect()來建立與服務程式的連線。與tcp協議不同，udp的connect()並沒有與服務程式三次握手。上面我們說了udp是非連線的，實際上也可以是連線的。使用連線的udp，kernel可以直接返回錯誤資訊給使用者程式，從而避免由於沒有接收到資料而導致呼叫 recvfrom()一直等待下去，看上去好像客戶程式沒有反應一樣。

(4)向服務程式傳送資料，因為使用連線的udp，所以使用write()來替代sendto()。這裡的資料直接從標準輸入讀取使用者輸入。

(5)接收服務程式發回的資料，同樣使用read()來替代recvfrom()。

(6)處理接收到的資料，這裡是直接輸出到標準輸出上。

2、udpclient.c程式內容：

#include

#define maxline 80

#define serv_port 8888

///void do_cli(file *fp, int sockfd, struct sockaddr *pservaddr,

socklen_t servlen)

while(fgets(sendline, 80, fp) != null)

recvline[n] = 0; /* terminate string */

fputs(recvline, stdout);}}

/int main(int argc, char **argv)

/* init servaddr */

bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));

servaddr.sin_family = af_inet;

servaddr.sin_port = htons(8888);

if(inet_pton(af_inet, argv[1], &servaddr.sin_addr) <= 0)

sockfd = socket(af_inet, sock_dgram, 0);

do_cli(stdin, sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr,

sizeof(servaddr));

return 0;}

//////五、執行例子程式

1、編譯例子程式

使用如下命令來編譯例子程式：

gcc -wall -o udpserv udpserv.c

gcc -wall -o udpclient udpclient.c

編譯完成生成了udpserv和udpclient兩個可執行程式。

2、執行udp server程式

執行./udpserv &命令來啟動服務程式。我們可以使用netstat

-ln命令來觀察服務程式繫結的ip位址和埠，部分輸出資訊如下：

active internet connections (only servers)

proto recv-q send-q local address foreign address state

tcp 0 0 0.0.0.0:32768 0.0.0.0:* listen

tcp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:* listen

tcp 0 0 0.0.0.0:6000 0.0.0.0:* listen

tcp 0 0 127.0.0.1:631 0.0.0.0:* listen

udp 0 0 0.0.0.0:32768 0.0.0.0:*

udp 0 0 0.0.0.0:8888 0.0.0.0:*

udp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:*

udp 0 0 0.0.0.0:882 0.0.0.0:*

可以看到udp處有「0.0.0.0:8888」的內容，說明服務程式已經正常執行，可以接收主機上任何ip位址且埠為8888的資料。

如果這時再執行./udpserv &命令，就會看到如下資訊：

bind error: address already in use

說明已經有乙個服務程式在執行了。

3、執行udp client程式

執行./udpclient 127.0.0.1命令來啟動客戶程式，使用127.0.0.1來連線服務程式，執行效果如下：

hello, world!

this is a test

^d輸入的資料都正確從服務程式返回了，按ctrl+d可以結束輸入，退出程式。

如果服務程式沒有啟動，而執行客戶程式，就會看到如下資訊：

$ ./udpclient 127.0.0.1

test

read error: connection refused

說明指定的ip位址和埠沒有服務程式繫結，客戶程式就退出了。這就是使用connect()的好處，注意，這裡錯誤資訊是在向服務程式傳送資料後收到的，而不是在呼叫connect()時。如果你使用tcpdump程式來抓包，會發現收到的是icmp的錯誤資訊。

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Linux下socket程式設計之UDP

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