UDP服務器

傳輸層主要應用的協議模型有兩種，一種是TCP協議，另外一種則是UDP協議。TCP協議在網絡通信中占主導地位，絕大多數的網絡通信借助TCP協議完成數據傳輸。但UDP也是網絡通信中不可或缺的重要通信手段。

相較於TCP而言，UDP通信的形式更像是發短信。不需要在數據傳輸之前建立、維護連接。只專心獲取數據就好。省去了三次握手的過程，通信速度可以大大提高，但與之伴隨的通信的穩定性和正確率便得不到保證。因此，我們稱UDP為“無連接的不可靠報文傳遞”。

那么與我們熟知的TCP相比，UDP有哪些優點和不足呢？由於無需創建連接，所以UDP開銷較小，數據傳輸速度快，實時性較強。多用於對實時性要求較高的通信場合，如視頻會議、電話會議等。但隨之也伴隨着數據傳輸不可靠，傳輸數據的正確率、傳輸順序和流量都得不到控制和保證。所以，通常情況下，使用UDP協議進行數據傳輸，為保證數據的正確性，我們需要在應用層添加輔助校驗協議來彌補UDP的不足，以達到數據可靠傳輸的目的。

與TCP類似的，UDP也有可能出現緩沖區被填滿后，再接收數據時丟包的現象。由於它沒有TCP滑動窗口的機制，通常采用如下兩種方法解決：

1)       服務器應用層設計流量控制，控制發送數據速度。

2)       借助setsockopt函數改變接收緩沖區大小。如：

#include <sys/socket.h>
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);
    int n = 220x1024
    setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &n, sizeof(n));

C/S模型-UDP

 

UDP處理模型

由於UDP不需要維護連接，程序邏輯簡單了很多，但是UDP協議是不可靠的，保證通訊可靠性的機制需要在應用層實現。

編譯運行server，在兩個終端里各開一個client與server交互，看看server是否具有並發服務的能力。用Ctrl+C關閉server，然后再運行server，看此時client還能否和server聯系上。和前面TCP程序的運行結果相比較，體會無連接的含義。

server

#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <strings.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <ctype.h>

#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666

int main(void)
{
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    socklen_t cliaddr_len;
    int sockfd;
    char buf[MAXLINE];
    char str[INET_ADDRSTRLEN];
    int i, n;

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
    printf("Accepting connections ...\n");

    while (1) {
        cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
        n = recvfrom(sockfd, buf, MAXLINE,0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);
        if (n == -1)
            perror("recvfrom error");
        printf("received from %s at PORT %d\n", 
                inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
                ntohs(cliaddr.sin_port));
        for (i = 0; i < n; i++)
            buf[i] = toupper(buf[i]);

        n = sendto(sockfd, buf, n, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
        if (n == -1)
            perror("sendto error");
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

client

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <strings.h>
#include <ctype.h>

#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 6666

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct sockaddr_in servaddr;
    int sockfd, n;
    char buf[MAXLINE];

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) != NULL) {
        n = sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
        if (n == -1)
            perror("sendto error");
        n = recvfrom(sockfd, buf, MAXLINE, 0, NULL, 0);
        if (n == -1)
            perror("recvfrom error");
        write(STDOUT_FILENO, buf, n);
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

運行結果：