网络编程（UDP）

UDP编程

UDP：全双工通信、面向无连接、不可靠

UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议，是不可靠的无连接的协议。在数据发送前，因为不需要进行连接，所以可以进行高效率的数据传输。

适用场景

发送小尺寸数据（如对DNS服务器进行IP地址查询时）

适合于广播/组播式通信中。

MSN/QQ/Skype等即时通讯软件的点对点文本通讯以及音视频通讯通常采用UDP协议

通信流程

函数接口

• socket

int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：创建套接字
参数：
  domain：协议族
     AF_UNIX, AF_LOCAL  本地通信
     AF_INET            ipv4
     AF_INET6            ipv6
  type：套接字类型SOCK_STREAM:流式套接字
     SOCK_DGRAM：数据报套接字
     SOCK_RAW：原始套接字
  protocol：协议 - 填0 自动匹配底层 ，根据type
  系统默认自动帮助匹配对应协议
     传输层：IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_ICMP
     网络层：htons(ETH_P_IP|ETH_P_ARP|ETH_P_ALL)
 返回值：
    成功 文件描述符
    失败 -1，更新errno

• bind

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
功能：绑定
参数：
    socket：套接字
    addr：用于通信结构体 (提供的是通用结构体，需要根据选择通信方式，填充对应结构体-通信当时socket第一个参数确定)   
    addrlen：结构体大小   
  返回值：成功 0   失败-1,更新errno通用结构体：
struct sockaddr {
    sa_family_t sa_family;
    char        sa_data[14];
}ipv4通信结构体：
struct sockaddr_in {
    sa_family_t    sin_family;
    in_port_t      sin_port;  
    struct in_addr sin_addr;  
};
struct in_addr {
    uint32_t       s_addr;    
};本地通信结构体：
struct sockaddr_un {
     sa_family_t sun_family;               /* AF_UNIX */
     char        sun_path[108];            /* pathname */};

• recvfrom

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
功能：接收数据
参数：
	sockfd：套接字描述符
	buf:接收缓存区的首地址
	len：接收缓存区的大小
	flags：0
	src_addr:发送端的网络信息结构体的指针
	addrlen：发送端的网络信息结构体的大小的指针
返回值：
	成功接收的字节个数
	失败：-10:客户端退出

• sendto

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能：发送数据
参数：
	sockfd：套接字描述符
	buf:发送缓存区的首地址
	len：发送缓存区的大小
	flags：0
	src_addr:接收端的网络信息结构体的指针
	addrlen：接收端的网络信息结构体的大小
返回值： 
	成功发送的字节个数
	失败：-1

服务器

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
char buf[128];
int main(int argc, char const *argv[])
{// 1.创建数据报套接字（socket）int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket err");return -1;}printf("sockfd:%d\n", sockfd);// 2.指定网络信息struct sockaddr_in saddr, caddr;saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");int len = sizeof(caddr);// 3.绑定套接字（bind）if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr)) < 0){perror("bind err");return -1;}printf("bind ok\n");// 4.接收、发送消息（recvfrom sendto)while (1){int ret = recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)&caddr, &len);if (ret < 0){perror("recvfrom err");return -1;}else{printf("port:%d\tip:%s\tbuf:%s\n", ntohs(caddr.sin_port), inet_ntoa(caddr.sin_addr), buf);memset(buf, 0, sizeof(buf));}}// 5.关闭套接字（close）close(sockfd);return 0;
}

客户端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
char buf[128];
int main(int argc, char const *argv[])
{// 1.创建数据报套接字（socket）int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket err");return -1;}printf("sockfd:%d\n", sockfd);// 2.指定网络信息struct sockaddr_in caddr;caddr.sin_family = AF_INET;caddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));caddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);// 3.接收、发送消息（recvfrom sendto）while (1){fgets(buf, sizeof(buf), stdin);sendto(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)&caddr, sizeof(caddr));if (strcmp(buf, "quit\n") == 0)break;}// 4.关闭套接字（close）close(sockfd);return 0;
}

udp丢包

udp丢包

丢包原因：
1、服务未启动或出现故障，但是数据包依然发送出去，目标地址和端口没有任何进程在监听，这些数据包将被丢弃。

2、缓冲区满，数据包溢出丢失。在实际情况中，如果处理的速度比较慢，会导致数据包堆积在缓冲区，当缓冲区满时，发送的数据无处存放就会丢失。另一种情况是发送的数据包非常大时，可能这个数据包直接超出了缓冲区的大小，也会导致数据丢失。最后一种情况和第一种差不多，由于发送的速率过快，导致处理不及时。

解决方案：接收处理分离

可以使用多进程来处理数据，与接收数据使用不同的线程，互不影响，这样不会导致数据包的接收速度，所以缓冲区不会堆积，避免数据包的丢失。手动创建了一个本地数据缓冲区，使用一个列表将接收的数据存储，使用多进程不断处理。这里相当于队列是一个本地缓冲区，可以避免数据丢包，但是需要注意的是本地缓冲区不能也不能超过大小。