UDP通讯相关以及与epoll结合的回射服务器

UDP属于用户数据报协议，属于传输层协议。提供面向无连接的、不可靠的传输，没有拥塞控制和超时重传机制。相对于TCP面向连接的，提供可靠传输的传输层协议，UDP也有其应用场景。UDP在首部开销小，传输速度快的优点，应用也很广泛比音视频通话，网络直播，游戏中帧同步等等。

不同于TCP这样的流式套接字，对于UDP不用处理粘包问题。UDP是面向报文的，对应用层交付的报文，直接添加协议头就交付给IP层，不会对报文进行合并或者拆分，保留了报文的边界。所以接收端的socket缓冲区采用链式结构保存每一个到达的UDP数据包，这样接收端一次recv只能从缓冲区读出一个数据包，而不用处理粘包问题。

UDP协议作为不可靠的传输，可能会出现丢包，乱序等问题。使用时需要实现数据包确认机制，丢包重传机制，数据包排序机制，另外尽量不发送大于路径MTU的数据包。

单个UDP传输的最大内容是1472字节，由于不同的网络中转设备设置的MTU不同。而Internet上标准MTU值为576，除去IP头和UDP头（576-20-8）等于548，所以我们发送的UDP数据报要控制在548字节之内。如果超了需要在发送端对UDP数据包进行分片发送，在接收端再进行组合。

下面是用UDP与epoll结合使用，实现的回射服务器。

服务器端 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设置为非阻塞方式   
	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专用文件描述符
	int epfd = epoll_create(10000);

	//设置与要处理的事件相关的文件描述符 
	struct epoll_event ev;
	ev.data.fd = sockfd;
	ev.events = EPOLLIN | EPOLLET;
	epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &ev);

	//绑定地址
	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事件的发生
		nready =epoll_wait(epfd, &*events.begin(), static_cast<int>(events.size()),-1);
		if (nready == -1)
		{
			if (errno == EINTR)
				continue;

			ERR_EXIT("epoll_wait");
		}
		//没有事件发送
		if (nready == 0)
			continue;

		//处理所发生的所有事件      
		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;
}

客户端 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中存有对方地址信息可以发送和接收数据
		if (send(sockfd, sendbuf, strlen(sendbuf), 0) <= 0)
		{
			ERR_EXIT("send");
		}
		//阻塞的接收数据然后打印
		recv(sockfd, recvbuf, BUF_SIZE, 0);
		fputs(recvbuf, stdout);
		memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));
		memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
	}
    return 0;
}