UDP通訊相關以及與epoll結合的回射服務器

UDP屬于用戶資料報協議，屬于傳輸層協議，提供面向無連接的、不可靠的傳輸，沒有擁塞控制和超時重傳機制，相對于TCP面向連接的，提供可靠傳輸的傳輸層協議，UDP也有其應用場景，UDP在首部開銷小，傳輸速度快的優點，應用也很廣泛比音視頻通話，網路直播，游戲中幀同步等等，

不同于TCP這樣的流式套接字，對于UDP不用處理粘包問題，UDP是面向報文的，對應用層交付的報文，直接添加協議頭就交付給IP層，不會對報文進行合并或者拆分，保留了報文的邊界，所以接收端的socket緩沖區采用鏈式結構保存每一個到達的UDP資料包，這樣接收端一次recv只能從緩沖區讀出一個資料包，而不用處理粘包問題，

UDP協議作為不可靠的傳輸，可能會出現丟包，亂序等問題，使用時需要實作資料包確認機制，丟包重傳機制，資料包排序機制，另外盡量不發送大于路徑MTU的資料包，

單個UDP傳輸的最大內容是1472位元組，由于不同的網路中轉設備設定的MTU不同，而Internet上標準MTU值為576，除去IP頭和UDP頭（576-20-8）等于548，所以我們發送的UDP資料報要控制在548位元組之內，如果超了需要在發送端對UDP資料包進行分片發送，在接收端再進行組合，

下面是用UDP與epoll結合使用，實作的回射服務器，

服務器端 udp_epoll.cpp

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h> 
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <vector>

#define BUF_SIZE 1024
#define SERV_PORT 5555

#define ERR_EXIT(m) \
        do \
        { \
                perror(m); \
                exit(EXIT_FAILURE); \
        } while(0)

typedef std::vector<struct epoll_event> EventList;
int main()
{
	int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	if (-1 == sockfd)
	{
		ERR_EXIT("socket");
	}

	//把socket設定為非阻塞方式   
	int fd_flags = ::fcntl(sockfd, F_GETFL, 0);
	fd_flags |= FD_CLOEXEC;
	fd_flags |= O_NONBLOCK;
	fcntl(sockfd, F_SETFD, fd_flags);

	//生成用epoll專用檔案描述符
	int epfd = epoll_create(10000);

	//設定與要處理的事件相關的檔案描述符 
	struct epoll_event ev;
	ev.data.fd = sockfd;
	ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;
	epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);

	//系結地址
	struct sockaddr_in serveraddr;
	memset(&serveraddr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));

	serveraddr.sin_family = AF_INET;
	serveraddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
	serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

	bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));

	EventList events(16);
	int nready;
	struct sockaddr_in clientaddr;
	socklen_t addrlen = sizeof(clientaddr);
	char sockbuf[BUF_SIZE] = { 0 };
	char szAddr[BUF_SIZE] = { 0 };
	for (; ; )
	{
		//等待epoll事件的發生
		nready =epoll_wait(epfd, &*events.begin(), static_cast<int>(events.size()),-1);
		if (nready == -1)
		{
			if (errno == EINTR)
				continue;

			ERR_EXIT("epoll_wait");
		}
		//沒有事件發送
		if (nready == 0)
			continue;

		//處理所發生的所有事件      
		for (int i = 0; i < nready; ++i)
		{
			if (events[i].events&EPOLLIN)
			{
				if (sockfd != events[i].data.fd)
					continue;

				int ret = recvfrom(sockfd, sockbuf, BUF_SIZE, 0, (sockaddr*)&clientaddr, &addrlen);
				if (-1 == ret || 0 == ret)
				{
					close(sockfd);
					ERR_EXIT("recvfrom");
				}

				char* p = (char *)&clientaddr.sin_addr;
				sprintf(szAddr, "%d.%d.%d.%d,port:%u sockfd:%u", 
					*p, *(p + 1), *(p + 2), *(p + 3), ntohs(clientaddr.sin_port), sockfd);

				printf("from ip:%s.recv %s \n", szAddr, sockbuf);
				ret = sendto(sockfd, sockbuf, strlen(sockbuf), 0, (sockaddr*)&clientaddr, addrlen);
				if (-1 == ret)
				{
					close(sockfd);
					ERR_EXIT("sendto");
				}
			}
		}
	}
	return 0;
}

客戶端 udp_client.cpp

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

#define BUF_SIZE 1024
#define SERV_PORT 5555

#define ERR_EXIT(m) \
        do \
        { \
                perror(m); \
                exit(EXIT_FAILURE); \
        } while(0)

int main(int argc, char *argv[])
{
   int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (-1 == sockfd)
    {
		ERR_EXIT("socket");
    }

    struct sockaddr_in addr;
    memset(&addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));

    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr_in)) != 0)
    {
		ERR_EXIT("connect");
    }

	char sendbuf[1024] = { 0 };
	char recvbuf[1024] = { 0 };
	while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin) != NULL)
	{	//sockfd中存有對方地址資訊可以發送和接收資料
		if (send(sockfd, sendbuf, strlen(sendbuf), 0) <= 0)
		{
			ERR_EXIT("send");
		}
		//阻塞的接收資料然后列印
		recv(sockfd, recvbuf, BUF_SIZE, 0);
		fputs(recvbuf, stdout);
		memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
		memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
	}
    return 0;
}