linux udp编程_linux中socket编程

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

在前面的文件中，我们介绍了linux网络编程中与IP相关的知识和常用的函数总结，本文针对具体的UDP通信，来详细的介绍UDP通信的使用，包括UDP通信中的点对点通信，多播，广播等。

一、UDP通信中服务端和客户端的基本编程框架

与TCP相比较，UDP是面向无连接的通信方式，不需要connect、listen、accept等函数操作，不用维护TCP的连接、断开等状态。具体通信流程如下所示：

linux udp编程_linux中socket编程

上面的通信过程还是比较清晰的，在实际的使用过程中，有几点需要注意下：

1、我们在编写服务端UDP程序时，bind是一个必须的步骤，这样系统才能知道我们程序recvfrom想从哪里或者哪个端口得到数据，如果没有这个不走，默认是无法收到数据的。当然，在我们服务端创建socket后，主动往外发送一个数据，这样即使我们不进行绑定，我们依然可以收到数据，这只是系统通过我们的发送，自动的绑定了一个端口，这个并不是我们想要的，实际的使用中，也并不推荐这种方式。

2、在上面的通信框架中，客户端并没有使用bind的操作，确实如此，因为客户端一般作为通信的发起者，都是主动往外发送数据，如1中的描述，这个过程由系统聪明的帮我们记录的端口信息，当服务端有数据回复的时候，系统就知道这个数据该转发给哪个端口了。但是，并不是说我们就不能主动的进行bind的操作。

3、关于服务端的bind操作，在存在组播，多播等多种通信方式的情况下，也还有一些需要注意的点，这个我们在下面的章节中描述

二、UDP通信的基本函数说明

在UDP中，完成一个基本的通信涉及到的几个函数如下：

int socket(int domain, int type, int protocol);
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
                socklen_t addrlen);

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
                      const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                        struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
int close(int fd);

以上几个函数基本能做到 ”看名知意“，但是有一个小细节（也可以说是一个小坑）需要特别的注意：sendto中的addrlen参数很好理解，就是struct sockaddr参数的长度，一般在使用的过程中也不会有什么疑问，但是我们在使用recvfrom时，就需要注意addrlen这个参数了，如果我们不需要关心发送者的IP信息，填NULL就行了

recvfrom(sockfd, buf, len, flags, NULL, NULL);

但是当我们需要知道发送者的IP信息时，就需要指定这两个参数，用来或者发送者的IP信息和IP的数据长度

uint32_t addr_size;
struct sockaddr_in addr
recvfrom(socket, msg, msg_len, 0, (struct sockaddr *)&addr, &addr_size);

粗看上面的代码并没有什么问题，正常的理解就是addr中存在发送者的IP信息，addr_size存放addr数据的长度，但是，在实际使用中，这样调用后，我们打印addr中的信息，确实一个错误的IP信息或者0.0.0.0这样的地址信息，这是什么原因呢，在那个男人的中的描述，有如下的一段话

linux udp编程_linux中socket编程

总结来说，就是我们必须初始化addr_size的长度，如果设置的长度比addr中的长度短，则会发生截断，获取到的IP信息不对，正确的使用方式为：

uint32_t addr_size = sizeof(struct sockaddr_in);
struct sockaddr_in addr
recvfrom(socket, msg, msg_len, 0, (struct sockaddr *)&addr, &addr_size);

这样我们才能正确的获取到IP信息。

三、UDP中组播的使用

单播和广播是两个极端，要么对一个主机进行通信，要么对整个局域网上的主机进行通信。但是我们在实际的使用中，通常只是某些主机对通信数据感兴趣，而不是整个局域网上的所有主机都需要这个数据，这种情况就需要组播登场了。

3.1、组播中的IP地址

组播的地址是特定的，D类地址用于多播。D类IP地址就是多播IP地址，即224.0.0.0至239.255.255.255之间的IP地址，并被划分为局部连接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址3类：

1、局部多播地址：在224.0.0.0～224.0.0.255之间，这是为路由协议和其他用途保留的地址，路由器并不转发属于此范围的IP包。·

2、预留多播地址：在224.0.1.0～238.255.255.255之间，可用于全球范围（如Internet）或网络协议。

3、管理权限多播地址：在239.0.0.0～239.255.255.255之间，可供组织内部使用，类似于私有IP地址，不能用于Internet，可限制多播范围。

3.2、组播的使用

组播在基本UDP编程框架的基础上，使用setsockopt()函数和getsockopt()函数来实现，需要设置IP层的相关参数(第二个参数为 IPPROTO_IP)，其原型如下：

int getsockopt(int sockfd, int level, int optname,void *optval, socklen_t *optlen);
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);

常见组播设置选项如下：

linux udp编程_linux中socket编程

其中：

选项IP_MULTICASE_TTL：设置超时时间，其值optval的设置范围为0-255

选项IP_MULTICAST_IF：设置组播的默认默认网络接口，会从给定的网络接口发送，另一个网络接口会忽略此数据

选项IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBERSHIP：加入或者退出一个组播组其参数为一个结构体

使用组播的一个基本编程流程如下：

linux udp编程_linux中socket编程

3.3 使用组播的服务端和客户端例子

（TBD）

三、UDP中广播的使用

UDP广播与普通的UDP通信区别不是很大，如果需要发送广播消息时，只需要在创建完socket后，配置一下套接字，允许进行发送广播消息，上代码

int set_broadcast = 1;
setsockopt(socket, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &set_broadcast,sizeof(set_broadcast));

四、注意事项

1、在某些情况下，我们的服务端的程序需要同时使用单播、组播和广播的方式，且一般的程序都会使用指定的端口。这样在实际的使用过程中，程序运行经常性的会遇到这样的问题：

Address already in use

例如我们的服务端通过广播的方式在网络上广播了自己的存在，告知其他主机自己的IP地址信息和与自己通信的方式，在广播完成后， 程序会建立一个UDP的单播客户端，等待感兴趣的客户端发送信息。此时，在建立客户端的时候，往往会报上述的错误。

解决方法如下：（允许端口重用）

int on = 1;
ret = setsockopt(udp_net_sta.socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(int));
if (ret < 0)
{
    perror("socket set SO_REUSEADDR failed");
}

2、服务端程序，在创建完socket后，有一个bind的操作，对应绑定的端口，没有疑问，但是在选择绑定的IP地址时，一般我们会选择INADDR_ANY，这样不会有什么问题，单播和组播数据都能正常的收到，但是如果我们这边指定了一个固定的IP地址，就只能收到这个IP地址的数据了，如果同样需要实现单播，组播等功能，就需要创建多个socket来实现。

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发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://javaforall.cn/195954.html原文链接：https://javaforall.cn