【Linux】UDP 服务器端与客户端通信

        UDP  协议是无连接不可靠的，因此在服务器端只需要创建和绑定套接字，在客户端只要创建套接字然后向当前网络中发送数据，服务器端也不会为其维护新的连接，因此 UDP  的编程方式比 TCP 更加简单。UDP 有其自己特有的接受与发送数据的函数，而不需要借助 read 和 write 函数。

1. 函数

recvfrom 函数：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

参数：sockfd：socket 函数的返回值

          buf：数据缓冲区

          len：数据缓冲区的大小

          flags：缺省为 0

          src_addr：本地主机的地址

          addrlen：src_addr 的有效长度

返回值：-1 表示接收失败，0 表示远端主机已经关闭连接，接收到的实际 bytes 数表示接收成功。

sendto 函数：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

参数：sockfd：socket 函数的返回值

          buf：数据缓冲区

          len：数据缓冲区的大小

          flags：缺省为 0

          src_addr：要发送到的目的主机的地址

          addrlen：dest_addr的有效长度

返回值：-1 表示发送失败，发送的实际字符个数表示发送成功。

2. UDP 协议通信举例

vim udp_server.c







vim udp_client.c







运行结果如下：



3. udp 不可靠，那么如何在用户空间实现可靠性呢？

       udp 不属于连接型协议，因而具有资源消耗小，处理速度快的优点，所以通常音频、视频和普通数据在传送时使用 UDP 较多，因为它们即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。

       传输层无法保证数据的可靠传输，只能通过应用层来实现了。实现的方式可以参照 tcp 可靠性传输的方式，只是实现不在传输层，实现转移到了应用层。

       实现确认机制、重传机制、窗口确认机制。

       如果你不利用 Linux 协议栈以及上层 socket 机制，自己通过抓包和发包的方式去实现可靠性传输，那么必须实现如下功能：

       发送：包的分片、包确认、包的重发。

       接收：包的调序、包的序号确认。

       目前有如下开源程序利用 udp 实现了可靠的数据传输。分别为 RUDP、RTP、UDT。

1）RUDP

       RUDP 提供一组数据服务质量增强机制，如拥塞控制的改进、重发机制及淡化服务器算法等，从而在包丢失和网络拥塞的情况下， RTP 客户机（实时位置）面前呈现的就是一个高质量的 RTP 流。在不干扰协议的实时特性的同时，可靠 UDP 的拥塞控制机制允许 TCP 方式下的流控制行为。

2）RTP

       实时传输协议（RTP）为数据提供了具有实时特征的端对端传送服务，如在组播或单播网络服务下的交互式视频音频或模拟数据。应用程序通常在 UDP 上运行 RTP 以便使用其多路结点和校验服务；这两种协议都提供了传输层协议的功能。但是 RTP 可以与其它适合的底层网络或传输协议一起使用。如果底层网络提供组播方式，那么 RTP 可以使用该组播表传输数据到多个目的地。

       RTP 本身并没有提供按时发送机制或其它服务质量（QoS）保证，它依赖于底层服务去实现这一过程。 RTP 并不保证传送或防止无序传送，也不确定底层网络的可靠性。 RTP 实行有序传送， RTP 中的序列号允许接收方重组发送方的包序列，同时序列号也能用于决定适当的包位置，例如：在视频解码中，就不需要顺序解码。

3）UDT

         基于 UDP 的数据传输协议（UDP-basedData Transfer Protocol，简称UDT）是一种互联网数据传输协议。UDT 的主要目的是支持高速广域网上的海量数据传输，而互联网上的标准数据传输协议 TCP 在高带宽长距离网络上性能很差。顾名思义，UDT 建于 UDP 之上，并引入新的拥塞控制和数据可靠性控制机制。UDT 是面向连接的双向的应用层协议。它同时支持可靠的数据流传输和部分可靠的数据报传输。由于 UDT
完全在 UDP 上实现，它也可以应用在除了高速数据传输之外的其它应用领域，例如点到点技术（P2P），防火墙穿透，多媒体数据传输等等。