linux下使用socket實現組播


概述


組播提供了在網絡中進行一對多的發送的機制,組播可以是在一個網段內,也可以是跨網段的,不過跨網段需要交換機、路由器等網絡設備支持組播。
Hosts可以在任何時間加入或者離開組播組,對於組播組的成員沒有所處位置的限制,也沒有數量的限制,D類互聯網地址是用於組播的:224.0.0.0 - 239.255.255.255。
通過無連接Socket編程可以實現組播數據的發送和接收。組播數據只能通過一個網絡接口發送,即使設備上有多個網絡接口。

組播是一對多的傳輸機制,不能通過面向連接的Socket實現組播。

關於組播的相關內容,可參考組播和IGMP協議相關的文章。

創建了SOCK_DGRAM類型的socket以后,通過調用setsockopt()函數來控制該socket的組播,函數原型:getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen),對於IPPROTO_IP level,optval有如下選擇:
IP_ADD_MEMBERSHIP,加入指定的組播組。
IP_DROP_MEMBERSHIP,離開指定的組播組。
IP_MULTICAST_IF,指定發送組播數據的網絡接口。
IP_MULTICAST_TTL,給出發送組播數據時的TTL,默認是1。
IP_MULTICAST_LOOP,發送組播數據的主機是否作為接收組播數據的組播成員。
下面的兩個例子給出了發送和接收組播數據的實現,接收和發送組播數據的步驟是有區別的。


組播server,發送組播數據的例子


實現組播數據包發送的步驟如下:
創建AF_INET, SOCK_DGRAM的socket。
用組播IP地址和端口初始化sockaddr_in類型數據。
IP_MULTICAST_LOOP,設置本機是否作為組播組成員接收數據。
IP_MULTICAST_IF,設置發送組播數據的端口。
發送組播數據。


有注釋代碼:


#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


struct in_addr localInterface;
struct sockaddr_in groupSock;
int sd;
char databuf[1024] = "Multicast test message lol!";
int datalen = sizeof(databuf);


int main (int argc, char *argv[ ])
{
     sd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
     if(sd < 0) {
          perror("Opening datagram socket error");
          exit(1);
     } else
          printf("Opening the datagram socket...OK.\n");


     memset((char *) &groupSock, 0, sizeof(groupSock));
     groupSock.sin_family = AF_INET;
     groupSock.sin_addr.s_addr = inet_addr("226.1.1.1");
     groupSock.sin_port = htons(4321);


     localInterface.s_addr = inet_addr("203.106.93.94");
     if(setsockopt(sd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (char *)&localInterface, sizeof(localInterface)) < 0) {
        perror("Setting local interface error");
        exit(1);
     } else
        printf("Setting the local interface...OK\n");


     if(sendto(sd, databuf, datalen, 0, (struct sockaddr*)&groupSock, sizeof(groupSock)) < 0) {
        perror("Sending datagram message error");}
     else
        printf("Sending datagram message...OK\n");


     return 0;
}


組播client,接收組播數據的例子


創建AF_INET, SOCK_DGRAM類型的socket。
設定 SO_REUSEADDR,允許多個應用綁定同一個本地端口接收數據包。
用bind綁定本地端口,IP為INADDR_ANY,從而能接收組播數據包。
采用 IP_ADD_MEMBERSHIP加入組播組,需針對每個端口采用 IP_ADD_MEMBERSHIP。
接收組播數據包。


有注釋的代碼:


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


struct sockaddr_in localSock;
struct ip_mreq group;
int sd;
int datalen;
char databuf[1500];


int main(int argc, char *argv[])
{
    sd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sd < 0){
        perror("Opening datagram socket error");
        exit(1);
    } else
        printf("Opening datagram socket....OK.\n");
  
    {
        int reuse = 1;
        if(setsockopt(sd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char *)&reuse, sizeof(reuse)) < 0){
            perror("Setting SO_REUSEADDR error");
            close(sd);
            exit(1);
        } else
            printf("Setting SO_REUSEADDR...OK.\n");
    }


    memset((char *) &localSock, 0, sizeof(localSock));
    localSock.sin_family = AF_INET;
    localSock.sin_port = htons(49500);
    localSock.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    if(bind(sd, (struct sockaddr*)&localSock, sizeof(localSock))){
        perror("Binding datagram socket error");
        close(sd);
        exit(1);
    } else
        printf("Binding datagram socket...OK.\n");
  
    group.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("227.0.0.25");
    group.imr_interface.s_addr = inet_addr("150.158.231.2");
    if(setsockopt(sd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (char *)&group, sizeof(group)) < 0){
        perror("Adding multicast group error");
        close(sd);
        exit(1);
    } else
        printf("Adding multicast group...OK.\n");
  
    datalen = sizeof(databuf);
    if(read(sd, databuf, datalen) < 0){
        perror("Reading datagram message error");
        close(sd);
        exit(1);
    } else {
        printf("Reading datagram message...OK.\n");
        printf("The message from multicast server is: %d\n", datalen);
    }


    return 0;
}


注意:接收組播的網絡端口需要設定一個IP地址,我調試的計算機有兩個端口,我在第二個端口上接收組播,開始沒有設定這個端口的IP地址,只是給出了組播路由到第二個端口,結果死活收不到數據,后來設了一個IP地址就ok了


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