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UNIX網絡編程:UDP 的connect函數(改進版)

上一篇我們提到,除非套接字已連接,否則異步錯誤是不會返回到UDP套接字的。我們確實可以給UDP套接字調用connect,然而這樣做的結果卻與TCP連接大相徑庭:沒有三次握手。內核只是檢查是否存在立即可知的錯誤(例如一個顯然不可達的目的地),記錄對端的IP地址和端口號(取自傳遞給connect的套接字地址結構),然後立即返回到調用進程。

有了這個能力後,我們必須區分:

(1)未連接UDP套接字,新創建UDP套接字默認如此;

(2)已連接UDP套接字,對UDP套接字調用connect的結果。

對於已連接UDP套接字,與默認的未連接UDP套接字相比,發生了三個變化:

(1)我們再也不能給輸出操作指定目的IP地址和端口號。也就是說,我們不使用sendto,而改用write或send。寫到已連接UDP套接字上的任何內容都自動發送到由connect指定的協議地址(例如IP地址和端口號)。(其實我們可以給已連接UDP套接字調用sendto,但是不能指定目的地址。sendto的第五個參數必須為空,第六個參數應該為0)。

後面有在ubuntu 10.04系統下的驗證。

(2)我們不必使用recvfrom以獲悉數據報的發送者,而改用read,recv或recvmsg。在一個已連接UDP套接字上,由內核為輸入操作返回的數據報只有那些來自connect所指定協議地址的數據報。(確切的說,一個已連接的UDP套接字僅僅與一個IP地址交換數據報,因為connect到多播或廣播地址是可能的)。

(3)由已連接的UDP套接字引發的異步錯誤會返回給他們所在的進程,而未連接UDP套接字不接受任何異步錯誤。

應用進程首先調用connect指定對端的IP地址和端口號,然後使用read和write與對端進程交換數據。來自任何其他IP地址或端口的數據報(上中我們用“???”表示)不投遞給這個已連接套接字,因為他們要麼源IP地址要麼源UDP端口不與該套接字connect到的協議地址相匹配。這些數據報可能投遞給同一個主機上的其他某個UDP套接字。如果沒有相匹配的其他套接字,UDP將丟棄他們並生成相應的ICMP端口不可達錯誤。

1.給一個UDP套接字多次調用connect

擁有一個已連接UDP套接字的進程可出於下列兩個目的之一再次調用connect:

指定新的IP地址和端口號;

斷開套接字。

第一個目的(即給一個已連接UDP套接字指定新的對端)不同於TCP套接字中的connect的使用:對於TCP套接字,connect只能調用一次。

為了斷開一個已UDP套接字連接,我們再次調用connect時把套接字地址結構的地址族成員(sin_family)設置為AF_UNSPEC。使套接字斷開連接的是在已連接UDP套接字上調用connect的進程。

查看本欄目更多精彩內容:http://www.bianceng.cn/OS/unix/

2.性能

在一個未連接的UDP套接字上給兩個數據報調用sendto函數於是涉及內核執行下列6個步驟:

(1)連接套接字;

(2)輸出第一個數據報;

(3)斷開套接字連接;

(4)連接套接字;

(5)輸出第二個數據報;

(6)斷開套接字連接。

調用connect後調用兩次write涉及內核執行3個步驟:

(1)連接套接字;

(2)輸出第一個數據報;

(3)輸出第二個數據報。

客戶端程序:

#include <unistd.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <sys/socket.h>  
#include <netinet/in.h>  
#include <arpa/inet.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <stdio.h>  
#include <errno.h>  
#include <string.h>  
      
#define SERV_PORT 3333  
#define MAXLINE 1024  
#define ERR_EXIT(m) \
        do  \
        {   \
                perror(m);   \
                exit(EXIT_FAILURE);   \
        } while(0)  
      
typedef struct sockaddr SA;  
void dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen)  
{  
    int     n;    
    char    sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];  
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
    struct sockaddr_in  servaddr;  
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));  
    servaddr.sin_family = AF_INET;  
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);  
    inet_pton(AF_INET, "192.168.2.103", &servaddr.sin_addr);      
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////    
    connect(sockfd, (SA *) pservaddr, servlen);    
        
    while (fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {    
        
        n = write(sockfd, sendline, strlen(sendline));   
        //n = sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen);  
        //n = sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, &servaddr, sizeof(servaddr));         
        //n = sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, NULL, 0);  
        if (n == -1)    
        {    
            if (errno == EISCONN)    
                ERR_EXIT("sendto");    
            else
                perror("sendto huangcheng");              
        }         
              
              
        //struct sockaddr_in preply_addr;  
        //socklen_t addrlen;  
        n = read(sockfd, recvline, MAXLINE);  
        //n = recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL);  
        //n = recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, (SA*)&preply_addr, &addrlen);        
        if (n == -1)    
        {    
            if (errno == EINTR)    
                continue;    
            ERR_EXIT("recvfrom");    
        }   
        //printf("reply from %s \n",inet_ntoa(preply_addr.sin_addr));  
        recvline[n] = 0;    /* null terminate */
        fputs(recvline, stdout);  
    }  
}  
      
int main(int argc, char **argv)  
{  
    int                 sockfd;  
    struct sockaddr_in  servaddr;  
      
    if (argc != 2)  
        ERR_EXIT("usage: udpcli <IPaddress>");  
      
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));  
    servaddr.sin_family = AF_INET;  
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);  
    inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr);  
      
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);  
      
    dg_cli(stdin, sockfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));  
      
    exit(0);  
}

查看本欄目更多精彩內容:http://www.bianceng.cn/OS/unix/

運行結果:

huangcheng@ubuntu:~$ ./cli 127.0.0.1  
huangcheng  
recvfrom: Connection refused

虛擬機:

huangcheng@ubuntu:~$ ifconfig  
eth0      Link encap:以太網  硬件地址 00:0c:29:88:e0:1f  
          inet 地址:192.168.2.103  廣播:192.168.2.255  掩碼:255.255.255.0  
          inet6 地址: fe80::20c:29ff:fe88:e01f/64 Scope:Link  
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  躍點數:1  
          接收數據包:43472 錯誤:0 丟棄:0 過載:0 幀數:0  
          發送數據包:19785 錯誤:0 丟棄:0 過載:0 載波:0  
          碰撞:0 發送隊列長度:1000  
          接收字節:52561935 (52.5 MB)  發送字節:1925585 (1.9 MB)  
          中斷:19 基本地址:0x2000  
      
lo        Link encap:本地環回  
          inet 地址:127.0.0.1  掩碼:255.0.0.0  
          inet6 地址: ::1/128 Scope:Host  
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  躍點數:1  
          接收數據包:396 錯誤:0 丟棄:0 過載:0 幀數:0  
          發送數據包:396 錯誤:0 丟棄:0 過載:0 載波:0  
          碰撞:0 發送隊列長度:0  
          接收字節:38912 (38.9 KB)  發送字節:38912 (38.9 KB)  
      
huangcheng@ubuntu:~$

驗證UDP套接字,已連接:

write或send:可以

不指定目的地址的sendto:可以

指定目的地址的send:

(1)connect指定的IP地址是:127.0.0.1,sendto指定的IP地址為:127.0.0.1或者192.168.2.103  均正常。

(2)connect指定的IP地址是:127.0.0.1,sendto指定的IP地址為:192.168.4.103 即不為虛擬機的IP地址時,運行結果sendto huangcheng:Invalid argument,即出錯。

注意:在<<UNIX網絡編程——基於UDP協議的網絡程序>>中也有UDP connect的介紹。

作者:csdn博客 ctthuangcheng

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