網絡編程：UDP connect連接

UDP connect的作用

UDP connect函數的調用，並不會引起像TCP連接那樣，和服務器目標端網絡交互，並不會觸發所謂的“握手”報文發送和應答。
UDP套接字進行connect操作其主要是為了讓應用程序能夠接受“異步錯誤”的信息。
在udp編程中，如果不調用connect操作的客戶端，在服務端不開啟的情況下，客戶端是不會報錯的，程序智慧阻塞在recvfrom上，等待返回（或超時）。
當對UDP套接字進行connect操作，將UDP套接字建立了“上下文”，該套接字和服務器端的地址和端口產生了關系，正是這種綁定關系給操作系統內核必要的信息，能夠將操作系統內核收到的信息和對應的套接字進行關聯。

• 如果我們不進行 connect 操作，建立（UDP 套接字——目的地址 + 端口）之間的映射關系，操作系統內核就沒有辦法把 ICMP 不可達的信息和 UDP 套接字進行關聯，也就沒有辦法將 ICMP 信息通知給應用程序。
• 如果我們進行了 connect 操作，幫助操作系統內核從容建立了（UDP 套接字——目的地址 + 端口）之間的映射關系，當收到一個 ICMP 不可達報文時，操作系統內核可以從映射表中找出是哪個 UDP 套接字擁有該目的地址和端口，別忘了套接字在操作系統內部是全局唯一的，當我們在該套接字上再次調用 recvfrom 或 recv 方法時，就可以收到操作系統內核返回的“Connection Refused”的信息。(注：但我在本地編寫UDP connect連接在只運行客戶端的情況下，並未出現connect Refused信息，提供的源碼可執行文件也並未出現該信息)

性能考慮

一般來說，，客戶端通過connect綁定服務端的地址和端口，對UDP有一定程度的性能提升。

• 因為如果不使用 connect 方式，每次發送報文都會需要這樣的過程：連接套接字→發送報文→斷開套接字→連接套接字→發送報文→斷開套接字 →………
• 如果使用 connect 方式，就會變成下面這樣：連接套接字→發送報文→發送報文→……→最后斷開套接字
  連接套接字是需要一定開銷的，比如需要查找路由表信息。所以，UDP 客戶端程序通過 connect 可以獲得一定的性能提升。

編程實踐

客戶端：

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


#define MAXLINE 4096
#define SERV_PORT 43211

int main(int argc, char *argv[])
{
    if(argc != 2)
    {
        perror("usage: udpclient1 <IPaddress>");
        return -1;
    }

    int socket_fd;
    socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    inet_pton(AF_INET, argv[1], &server_addr.sin_addr);

    socklen_t server_len = sizeof(server_addr);

    if(connect(socket_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, server_len))
    {
        perror("connect failed");
        return -1;
    }

    struct sockaddr *reply_addr;
    reply_addr = malloc(server_len);

    char send_line[MAXLINE], recv_line[MAXLINE+1];
    socklen_t len;
    int n;

    while(fgets(send_line, MAXLINE, stdin) != NULL)
    {
        int i = strlen(send_line);
        if(send_line[i-1] == '\n')
        {
            send_line[i-1] = 0;
        }
        printf("now sending %s\n",send_line);
        size_t rt = sendto(socket_fd, send_line, strlen(send_line), 0, 
            (struct sockaddr *)&server_addr, server_len);
        // size_t rt = send(socket_fd, send_line, sizeof(send_line), 0);
        if(rt < 0)
        {
            perror("sendto failed");
            return -1;
        }
        printf("send bytes: %zu \n", rt);

        len = 0;
        recv_line[0] = 0;
        n = recvfrom(socket_fd, recv_line, MAXLINE, 0, 
            (struct sockaddr *)&reply_addr, &len);
        //n = recv(socket_fd, recv_line, MAXLINE, 0);
        if(n < 0)
        {
            perror("recvfrom failed");
            return -1;
        }
        recv_line[n] = 0;
        fputs(recv_line, stdout);
        fputs("\n",stdout);
    }
    exit(0);
}

服務端：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>


#define    SERV_PORT      43211
#define    MAXLINE        4096

static int count;

static void recvfrom_int(int signo)
{
    printf("\nrecevied %d datagrams\n",count);
    exit(0);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int socket_fd;
    socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

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

    bind(socket_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));

    signal(SIGINT, recvfrom_int);

    char message[MAXLINE];
    message[0] = 0;
    count = 0;

    socklen_t client_len;
    struct sockaddr_in client_addr;
    client_len = sizeof(client_addr);

    int n = recvfrom(socket_fd, message, MAXLINE, 0, 
        (struct sockaddr *)&client_addr, &client_len);
    if(n < 0)
    {
        perror("recvfrom failed");
        return -1;
    }
    message[n] = 0;
    printf("received %d byte:%s\n",n, message);

    if(connect(socket_fd, (struct sockaddr *)&client_addr, client_len))
    {
        perror("connect failed");
        return -1;
    }
    while(strncmp(message, "goodbye", 7) !=0 )
    {
        char send_line[MAXLINE];
        sprintf(send_line, "Hi,%s",message);

        size_t rt = send(socket_fd, send_line, strlen(send_line), 0);
        if(rt < 0)
        {
            perror("send failed");
            return -1;
        }
        printf("send bytes :%zu \n",rt);

        size_t rc = recv(socket_fd, message, MAXLINE, 0);
        if(rc < 0)
        {
            perror("recv failed");
        }
        count++;
    }
    exit(0);
}

運行效果：
當開兩個客戶端時(一個客戶端已經與服務端建立連接，第二個客戶端此時並連接不上去)

PS：不曉得，為何此時沒有connect refuse的消息提示。