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在日常開發(fā)過程中，我們常常需要進行進程間通信。其中，網(wǎng)絡(luò)通信是最常用的一種方式。而在網(wǎng)絡(luò)通信中，UDP協(xié)議被廣泛使用。本文將詳細(xì)介紹在Linux環(huán)境下，如何使用UDP協(xié)議進行本地通信。
創(chuàng)新互聯(lián)建站是一家朝氣蓬勃的網(wǎng)站建設(shè)公司。公司專注于為企業(yè)提供信息化建設(shè)解決方案。從事網(wǎng)站開發(fā)，網(wǎng)站制作，網(wǎng)站設(shè)計，網(wǎng)站模板，微信公眾號開發(fā)，軟件開發(fā)，微信小程序開發(fā)，10余年建站對成都護欄打樁機等多個行業(yè)，擁有豐富的網(wǎng)站推廣經(jīng)驗。
一、UDP協(xié)議簡介
UDP（User Datagram Protocol，用戶報文協(xié)議）是一種無連接的協(xié)議。它不會建立連接，直接將數(shù)據(jù)報文發(fā)送至目的IP地址和端口號。UDP不區(qū)分客戶端和服務(wù)器，所以在通信時，要先確定好通信的雙方的IP地址和端口號。UDP相對于TCP更加輕量級，傳輸效率更高，但是其不具有可靠性。數(shù)據(jù)報文可能會丟失、重復(fù)、亂序等，這些問題需要應(yīng)用程序自行處理。
二、UDP協(xié)議的優(yōu)缺點
1. 優(yōu)點
（1）傳輸效率：UDP使用無連接傳輸，不需要建立和斷開連接，數(shù)據(jù)報文的傳輸效率高；
（2）適合數(shù)據(jù)量小的傳輸：由于UDP協(xié)議沒有包頭和包尾，因此數(shù)據(jù)報文更加緊湊，適合傳輸數(shù)據(jù)量小的信息。
2. 缺點
（1）不可靠：UDP協(xié)議不提供可靠性，數(shù)據(jù)報文可能丟失、重復(fù)、亂序等；
（2）應(yīng)用程序自行處理：UDP協(xié)議不提供順序控制和重傳機制，這些問題需要應(yīng)用程序自行處理；
（3）難以控制擁塞：UDP協(xié)議不提供擁塞控制機制，對網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率不夠高。
三、UDP協(xié)議的使用
1. 創(chuàng)建Socket
要使用UDP協(xié)議進行本地通信，首先需要創(chuàng)建Socket。Socket是應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的一個接口，它是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ馈?/p>
int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
其中，之一個參數(shù)AF_INET表示要使用IPv4協(xié)議，第二個參數(shù)SOCK_DGRAM表示要使用UDP協(xié)議，第三個參數(shù)0表示由系統(tǒng)自動選擇使用的協(xié)議。
2. 綁定IP和端口號
要進行本地通信，需要將本地的IP和端口號與Socket綁定。
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(8888);
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
bind(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
其中，之一個參數(shù)fd是Socket的文件描述符，第二個參數(shù)是一個指向sockaddr_in結(jié)構(gòu)體的指針，用于存儲綁定的IP和端口號，第三個參數(shù)用于指定sockaddr_in結(jié)構(gòu)體的大小。
3. 發(fā)送數(shù)據(jù)報文
要發(fā)送數(shù)據(jù)報文，需要指定目標(biāo)IP地址和端口號，將數(shù)據(jù)寫入Socket。
struct sockaddr_in dest_addr;
dest_addr.sin_family = AF_INET;
dest_addr.sin_port = htons(8888);
inet_pton(AF_INET, “127.0.0.1”, &dest_addr.sin_addr);
sendto(fd, buf, len, 0, (struct sockaddr*)&dest_addr, sizeof(dest_addr));
其中，之一個參數(shù)fd是Socket的文件描述符，第二個參數(shù)buf是要發(fā)送的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，第三個參數(shù)len是要發(fā)送的數(shù)據(jù)長度，第四個參數(shù)0表示不需要特殊的控制，第五個參數(shù)是一個指向sockaddr_in結(jié)構(gòu)體的指針，用于指定目標(biāo)IP地址和端口號，第六個參數(shù)用于指定sockaddr_in結(jié)構(gòu)體的大小。
4. 接收數(shù)據(jù)報文
要接收數(shù)據(jù)報文，需要先創(chuàng)建緩沖區(qū)，然后等待接收數(shù)據(jù)。
char buf[1024];
struct sockaddr_in src_addr;
socklen_t src_len = sizeof(src_addr);
recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&src_addr, &src_len);
其中，之一個參數(shù)fd是Socket的文件描述符，第二個參數(shù)buf是用于接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，第三個參數(shù)sizeof(buf)表示緩沖區(qū)的大小，第四個參數(shù)0表示不需要特殊的控制，第五個參數(shù)是一個指向sockaddr_in結(jié)構(gòu)體的指針，用于存儲發(fā)送數(shù)據(jù)報文方的IP和端口號，第六個參數(shù)用于指定sockaddr_in結(jié)構(gòu)體的大小。
四、
本文詳細(xì)介紹了在Linux環(huán)境下，如何使用UDP協(xié)議進行本地通信。UDP協(xié)議是一種無連接的協(xié)議，傳輸效率高，適合傳輸數(shù)據(jù)量小的信息。但由于其不提供可靠性和擁塞控制機制，需要應(yīng)用程序自行處理。
在使用UDP協(xié)議進行本地通信時，需要創(chuàng)建Socket，綁定IP和端口號，發(fā)送數(shù)據(jù)報文和接收數(shù)據(jù)報文。在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)報文時，需要指定目標(biāo)IP地址和端口號，以及緩沖區(qū)大小。這些細(xì)節(jié)需要開發(fā)人員掌握，才能順利地進行本地通信。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- UDP和Socket通信步驟
UDP和Socket通信步驟
這是在網(wǎng)上找到的，希望對你有所幫助。
sockets（套接數(shù)神字）編程有三種，流式套接字（SOCK_STREAM），數(shù)據(jù)報套接字（SOCK_DGRAM），原始套接字（SOCK_RAW）；
WINDOWS環(huán)境下TCP/UDP編程步驟：
1. 基于褲畢巖TCP的socket編程是采用的流式套接字。
在這個程序中，將兩個工程添加到一個工作區(qū)。要鏈接一個ws2_32.lib的庫文件。
服務(wù)器端編程的步驟：
1：加載套接字庫，創(chuàng)建套接字(WSAStartup()/socket())；
2：綁定套接字到一個IP地址和一個端口上(bind())；
3：將套接字設(shè)置為監(jiān)聽模式等待連接請求(listen())；
4：請求到來后，接受連接請求，返回一個新的對應(yīng)于此次連接的套接字(accept())；
5：用返回的套接字和客戶端進行通信(send()/recv())；
6：返回，等待另一連接請求；
7：關(guān)閉套接字，關(guān)閉加載的套接字庫(closesocket()/WSACleanup())。
服務(wù)器端代碼如下：
#include
#include
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 ) {
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
listen(sockSrv,5);
SOCKADDR_IN addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
while(1)
{
SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
char sendBuf;
sprintf(sendBuf,”Welcome %s to here!”,inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
char recvBuf;
recv(sockConn,recvBuf,50,0);
printf(“%s\n”,recvBuf);
closesocket(sockConn);
}
}
客戶端編程的步驟：
1：加載套接字庫，創(chuàng)建套接字(WSAStartup()/socket())；
2：向服務(wù)器發(fā)出胡御連接請求(connect())；
3：和服務(wù)器端進行通信(send()/recv())；
4：關(guān)閉套接字，關(guān)閉加載的套接字庫(closesocket()/WSACleanup())。
客戶端的代碼如下：
#include
#include
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 ) {
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(“127.0.0.1”);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
char recvBuf;
recv(sockClient,recvBuf,50,0);
printf(“%s\n”,recvBuf);
send(sockClient,”hello”,strlen(“hello”)+1,0);
closesocket(sockClient);
WSACleanup();
}
2.基于UDP的socket編程是采用的數(shù)據(jù)報套接字。
在這個程序中，將兩個工程添加到一個工作區(qū)。同時還要鏈接一個ws2_32.lib的庫文件。
服務(wù)器端編程的步驟：
1：加載套接字庫，創(chuàng)建套接字(WSAStartup()/socket())；
2：綁定套接字到一個IP地址和一個端口上(bind())；
3：等待和接收數(shù)據(jù)(sendto()/recvfrom())；
4：關(guān)閉套接字，關(guān)閉加載的套接字庫(closesocket()/WSACleanup())。
服務(wù)器端代碼如下：
#include
#include
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 )
{
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 )
{
WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(7003);
bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
char recvBuf;
SOCKADDR addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
recvfrom(sockSrv,recvBuf,50,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
printf(“%s\n”,recvBuf);
closesocket(sockSrv);
WSACleanup();
}
對于基于UDP的socket客戶端來說，要進行如下步驟：
1：創(chuàng)建一個套接字(socket)；
2：向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)(sendto);
3：關(guān)閉套接字；
代碼如下：
#include
#include
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 ) {
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ) {
WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
SOCKADDR_IN addrClient;
addrClient.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(“127.0.0.1”);
addrClient.sin_family=AF_INET;
addrClient.sin_port=htons(8889);
SOCKADDR_IN addrSrv;
sendto(sockClient,”hi”,3,0,(SOCKADDR*)&addrClient,sizeof(SOCKADDR));
}
LINUX環(huán)境下TCP/UDP編程步驟：
TCP編程步驟：
一. 服務(wù)端：
1.socket(int domain,int type,int protocol):建立套接字；
2 .bind(int sockid,struct sockaddr *addrp,socklen_t addrlen):把本機地址和端口跟上一步建立的socket綁定在一起；
3.listen(int sockid,int qsize):監(jiān)聽某套接字;
4.fd=accept(int sockid,struct sockaddr *callerid,socklen_t *addrlenp):等待某套接字接收信息；
5.recv(int fd,void *buf,size_t nbytes,int flags):從套接字接收數(shù)據(jù);
6.close(fd) 和close(sockid)
二.客戶端：
1. socket():建立套接字；
2.connect(int sockid,struct sockaddr *serv_addrp,socklen_t addrlen):連接到服務(wù)器；
3. send(int sockfd,const void *buf,size_t nbytes,int flags):發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)器.
4. close(sockid);
UDP編程步驟：
一，服務(wù)端：
1. socket():同上；
2. bind():同上；
3. recvfrom(int sockfd,void*buff,size_t nbytes,int flags,struct sockaddr*from,socklen_t*addrlen):在套接字口接收數(shù)據(jù)，并且記錄下接收到的數(shù)據(jù)來源;一定要注意這里的參數(shù)addrlen，它不僅是函數(shù)的輸出，也是函數(shù)的輸入！所以要在調(diào)用該函數(shù)之前對addrlen賦值sizeof(struct sockaddr)。否則返回的地址from將會出錯！
4. close(sockfd);
二. 客戶端：
1. socket();同上；
2. sendto(int sockfd,const void*buff,size_t nbytes,int flags,const struct sockaddr*to,socklen_t addrlen):往指定的地址發(fā)送數(shù)據(jù)；
3. close(sockfd);
UDP Server程序
1、編寫UDP Server程序的步驟
(1)使用socket()來建立一個UDP socket，第二個參數(shù)為SOCK_DGRAM。
(2)初始化sockaddr_in結(jié)構(gòu)的變量，并賦值。sockaddr_in結(jié)構(gòu)定義：
struct sockaddr_in {
uint8_t sin_len;
sa_family_t sin_family;
in_port_t sin_port;
struct in_addr sin_addr;
char sin_zero;
};
這里使用“08”作為服務(wù)程序的端口，使用“INADDR_ANY”作為姿凱綁定的IP地址即任何主機上的地址。
(3)使用bind()把上面的socket和定義的IP地址和端口綁定。這里檢查bind()是否執(zhí)行成功，如果有錯誤就退出。這樣可以防止服務(wù)程序重復(fù)運行的問題。
(4)進入無限循環(huán)程序，使用recvfrom()進入等待狀態(tài)，直到接收到客戶程序發(fā)送的數(shù)據(jù)，就處理收到的數(shù)據(jù)，并向客戶程序發(fā)送反饋。這里是直接把收到的數(shù)據(jù)發(fā)回給客戶程序。
2、udpserv.c程序內(nèi)容：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8888
void do_echo(int sockfd, struct sockaddr *pcliaddr, socklen_t clilen)
{
int n;
socklen_t len;
char mesg;
for(;;)
{
len = clilen;
/* waiting for receive data */
n = recvfrom(sockfd, mesg, MAXLINE, 0, pcliaddr, &len);
/* sent data back to client */
sendto(sockfd, mesg, n, 0, pcliaddr, len);
}
}
int main(void)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); /* create a socket */
/* init servaddr */
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
/* bind address and port to socket */
if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1)
{
perror(“bind error”);
exit(1);
}
do_echo(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
return 0;
}
UDP Client程序
1、編寫UDP Client程序的步驟
(1)初始化sockaddr_in結(jié)構(gòu)舉冊伍的變量，并賦值。這里使用“8888”作為連接的服務(wù)程序的端口，從命令行參數(shù)讀取IP地址，并且判斷IP地址是否符合要求。
(2)使用socket()來建立一個UDP socket，第二個參數(shù)為SOCK_DGRAM。
(3)使用connect()來建立與服務(wù)程序的連接。與TCP協(xié)議不同，UDP的connect()并沒有與服務(wù)程序三次握手。上面我們說了UDP是非連接的，實際上也可以是連接的。使用連接的UDP，kernel可以直接返回錯誤信息給用戶程序，從而避免由于沒有接收到數(shù)據(jù)而導(dǎo)致調(diào)用recvfrom()一直等待下去，看上去好像客戶程序沒有反應(yīng)一樣。
(4)向服務(wù)程序發(fā)送數(shù)據(jù)，因為使用連接的UDP，所以使用write()來替代sendto()。這里的數(shù)據(jù)直接從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀取用戶輸入。正或
(5)接收服務(wù)程序發(fā)回的數(shù)據(jù)，同樣使用read()來替代recvfrom()。
(6)處理接收到的數(shù)據(jù)，這里是直接輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出上。
2、udpclient.c程序內(nèi)容：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8888
void do_cli(FILE *fp, int sockfd, struct sockaddr *pservaddr, socklen_t servlen)
{
int n;
char sendline, recvline;
/* connect to server */
if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)pservaddr, servlen) == -1)
{
perror(“connect error”);
exit(1);
}
while(fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL)
{
/* read a line and send to server */
write(sockfd, sendline, strlen(sendline));
/* receive data from server */
n = read(sockfd, recvline, MAXLINE);
if(n == -1)
{
perror(“read error”);
exit(1);
}
recvline = 0; /* terminate string */
fputs(recvline, stdout);
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in srvaddr;
/* check args */
if(argc != 2)
{
printf(“usage: udpclient \n”);
exit(1);
}
/* init servaddr */
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
if(inet_pton(AF_INET, argv, &servaddr.sin_addr)
{
printf(” is not a valid IPaddress\n”, argv);
exit(1);
}
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
do_cli(stdin, sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
return 0;
}
運行例子程序
1、編譯例子程序
使用如下命令來編譯例子程序：
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(zhí)行程序。
2、運行UDP Server程序
執(zhí)行./udpserv &命令來啟動服務(wù)程序。我們可以使用netstat -ln命令來觀察服務(wù)程序綁定的IP地址和端口，部分輸出信息如下：
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
tcp 0 0 0.0.0.0:.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.0.0.1:631 0.0.0.0:* LISTEN
udp 0 0 0.0.0.0:.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(nèi)容，說明服務(wù)程序已經(jīng)正常運行，可以接收主機上任何IP地址且端口為8888的數(shù)據(jù)。
如果這時再執(zhí)行./udpserv &命令，就會看到如下信息：
bind error: Address already in use
說明已經(jīng)有一個服務(wù)程序在運行了。
3、運行UDP Client程序
執(zhí)行./udpclient 127.0.0.1命令來啟動客戶程序，使用127.0.0.1來連接服務(wù)程序，執(zhí)行效果如下：
Hello, World!
Hello, World!
this is a test
this is a test
^d
輸入的數(shù)據(jù)都正確從服務(wù)程序返回了，按ctrl+d可以結(jié)束輸入，退出程序。
如果服務(wù)程序沒有啟動，而執(zhí)行客戶程序，就會看到如下信息：
$ ./udpclient 127.0.0.1
test
read error: Connection refused
說明指定的IP地址和端口沒有服務(wù)程序綁定，客戶程序就退出了。這就是使用connect()的好處，注意，這里錯誤信息是在向服務(wù)程序發(fā)送數(shù)據(jù)后收到的，而不是在調(diào)用connect()時。如果你使用tcpdump程序來抓包，會發(fā)現(xiàn)收到的是ICMP的錯誤信息。
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名稱欄目：LinuxSocket：本地UDP通信詳解(linuxsocket本地UDP)
URL網(wǎng)址：http://www.5511xx.com/article/dhhoehd.html
