epollと組み合わせたUDP通信関連の再帰反射サーバー

UDPはユーザーデータグラムプロトコルに属し、トランスポート層プロトコルに属します。接続指向で信頼性の低い送信、輻輳制御なし、タイムアウト再送信メカニズムを提供します。TCP接続指向と比較して、信頼できる伝送トランスポート層プロトコルを提供するUDPには、そのアプリケーションシナリオもあります。UDPは、最初の部分のオーバーヘッドが低く、伝送速度が速いという利点があり、オーディオおよびビデオコール、Webライブブロードキャスト、ゲームのフレーム同期でも広く使用されています。

TCPのようなストリーミングソケットとは異なり、UDPのスティッキーパケットを処理する必要はありません。UDPはメッセージ指向です。アプリケーション層で配信されるメッセージの場合、プロトコルヘッダーが直接追加されてIP層に配信されます。メッセージはマージまたは分割されず、メッセージの境界は保持されます。したがって、受信側のソケットバッファーはチェーン構造を使用して、到着する各UDPデータパケットを格納します。これにより、受信側は、スティッキーパケットの問題を処理せずに、一度に1つのデータパケットしかバッファーから読み取ることができません。

UDPプロトコルは信頼性の低い伝送であり、パケット損失や障害などの問題が発生する可能性があります。使用する場合、データパケット確認メカニズム、パケット損失再送信メカニズム、およびデータパケットシーケンスメカニズムを実装する必要があり、さらに、パスMTUより大きいデータパケットを送信しないようにしてください。

異なるネットワークリレーデバイスによって設定されるMTUが異なるため、単一のUDP送信の最大コンテンツは1472バイトです。インターネットでは、標準のMTU値は576ですが、IPヘッダーとUDPヘッダー（576-20-8）を除くと548なので、送信するUDPデータグラムは548バイト以内に制御する必要があります。それを超える場合、UDPデータパケットは送信側でフラグメントで送信され、受信側で結合される必要があります。

以下は、UDPとepollを組み合わせて使用​​して実装された再帰反射サーバーです。

サーバー側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;
}

クライアント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;
}