Linux学习:UDP、广播、组播、本地套接字
1.UDP
相比于TCP通信较为简洁,不用监听,有信息来了就进行通信
#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 : 通信的fd - buf : 要发送的数据 - len : 发送数据的长度 - flags : 0 表示默认 - dest_addr : 通信的另外一端的地址信息 - addrlen : 地址的内存大小 常用的标志有: MSG_DONTWAIT:非阻塞模式,即在没有数据可读或可写时,函数会立即返回而不会阻塞等待 MSG_WAITALL:阻塞模式,即在等待数据时,函数会一直阻塞直到接收到指定长度的数据 MSG_NOSIGNAL:忽略SIGPIPE信号,即在发送数据时,如果连接已经关闭,函数会返回EPIPE错误,但是如果设置MSG_NOSIGNAL标志,则不会产生SIGPIPE信号 ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen); - 参数: - sockfd : 通信的fd - buf : 接收数据的数组 - len : 数组的大小 - flags : 0 - src_addr : 用来保存另外一端的地址信息,不需要可以指定为NULL - addrlen : 地址的内存大小
UDP的服务器端
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #include <arpa/inet.h> int main() { // 1.创建一个通信的socket int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if(fd == -1) { perror("socket"); exit(-1); } struct sockaddr_in addr; addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_port = htons(9999); addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 2.绑定 int ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)); if(ret == -1) { perror("bind"); exit(-1); } // 3.通信 while(1) { char recvbuf[128]; char ipbuf[16]; //传出参数,存储客户端的地址信息 struct sockaddr_in cliaddr; int len = sizeof(cliaddr); // 接收数据 int num = recvfrom(fd, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len); printf("client IP : %s, Port : %d\n", inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr.s_addr, ipbuf, sizeof(ipbuf)), ntohs(cliaddr.sin_port)); printf("client say : %s\n", recvbuf); // 发送数据,本例中实现回写,将客户端发来的信息原模原样发送回去 // strlen需要加1是为了包含字符串结束符 sendto(fd, recvbuf, strlen(recvbuf) + 1, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr)); } close(fd); return 0; }
UDP的客户端
#include <stdio.h> #include <arpa/inet.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <string.h> int main() { // 创建socket int fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); if(fd == -1) { perror("socket"); return -1; } //准确填入服务器端的信息 struct sockaddr_in seraddr; inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &seraddr.sin_addr.s_addr); seraddr.sin_family = AF_INET; seraddr.sin_port = htons(9999); // 连接服务器 int ret = connect(fd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr)); if(ret == -1){ perror("connect"); return -1; } int num = 0; while(1) { char sendBuf[1024] = {0}; sprintf(sendBuf, "send data %d", num++); write(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1); // 接收 int len = read(fd, sendBuf, sizeof(sendBuf)); if(len == -1) { perror("read"); return -1; }else if(len > 0) { printf("read buf = %s\n", sendBuf); } else { printf("服务器已经断开连接...\n"); break; } // sleep(1); usleep(1000); } close(fd); return 0; }
2.广播
向子网中的多台计算机发送消息,并且子网中所有的计算机都可以接收到发送方发送的消息,每个广播消息都包含一个特殊的IP地址,这个IP中子网内主机标志部分的二进制全为1
(1)只能在局域网内使用
(2)客户端需要绑定服务器广播使用的端口,才可以接收到广播消息
例如IP地址为172.20.0.0/16
即10101100.00010100.00000000.00000000
将这个地址的主机部分全部改成1
即10101100.00010100.11111111.11111111
再将其用点分十进制表示 172.20.255.255,即为该局域网的广播地址
//同样是使用socket选项来设置广播 int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,const void *optval, socklen_t optlen); - sockfd : 文件描述符 - level : SOL_SOCKET - optname : SO_BROADCAST - optval : int类型的值,为1表示允许广播 - optlen : optval的大小
广播的服务器端
由于广播是服务器发信息,客户端收信息,因此写入地址的方式刚好与之前相反
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #include <arpa/inet.h> int main() { // 1.创建一个通信的socket int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if(fd == -1) { perror("socket"); exit(-1); } // 2.设置广播属性 int op = 1; setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &op, sizeof(op)); // 3.创建一个广播的地址 struct sockaddr_in cliaddr; cliaddr.sin_family = AF_INET; cliaddr.sin_port = htons(9999);//广播端口 inet_pton(AF_INET, "192.168.193.255", &cliaddr.sin_addr.s_addr);//局域网的广播IP // 3.通信 int num = 0; while(1) { char sendBuf[128]; sprintf(sendBuf, "hello, client....%d\n", num++); // 发送数据 sendto(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr)); //printf("广播的数据:%s\n", sendBuf); sleep(1); } close(fd); return 0; }
广播的客户端
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #include <arpa/inet.h> int main() { // 1.创建一个通信的socket int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if(fd == -1) { perror("socket"); exit(-1); } struct in_addr in; // 2.客户端绑定本地的IP和端口 struct sockaddr_in addr; addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_port = htons(9999); addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;//接收任意IP地址发来的信息 int ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)); if(ret == -1) { perror("bind"); exit(-1); } // 3.通信 while(1) { char buf[128]; // 接收数据 int num = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);//NULL表示不需要传出接收广播地址的信息。 printf("server say : %s\n", buf); } close(fd); return 0; }
3.组播(多播)
单播地址标识单个IP接口,广播地址标识某个子网的全部IP接口,多播地址标识一组IP接口。
单播和广播是寻址方案的两个极端,多播则是在两者之间找一个折中的方案。
多播数据报只应该由对它感兴趣的接口接收
(1)组播可以用于局域网,也可以用于广域网
(2)客户端需要加入多播组,才能够收到多播的数据
组播的设置
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,const void *optval, socklen_t optlen); // 服务器设置多播的信息,外出接口 - level : IPPROTO_IP - optname : IP_MULTICAST_IF - optval : struct in_addr // 客户端加入到多播组: - level : IPPROTO_IP - optname : IP_ADD_MEMBERSHIP - optval : struct ip_mreq struct ip_mreq { /* IP multicast address of group. */ struct in_addr imr_multiaddr; // 组播的IP地址 /* Local IP address of interface. */ struct in_addr imr_interface; // 本地的IP地址 }; typedef uint32_t in_addr_t; struct in_addr { in_addr_t s_addr; };
组播的服务器端
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #include <arpa/inet.h> int main() { // 1.创建一个通信的socket int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if(fd == -1) { perror("socket"); exit(-1); } // 2.设置多播的属性,设置外出接口 struct in_addr imr_multiaddr; // 初始化多播地址 inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &imr_multiaddr.s_addr); setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &imr_multiaddr, sizeof(imr_multiaddr)); // 3.初始化客户端的地址信息 struct sockaddr_in cliaddr; cliaddr.sin_family = AF_INET; cliaddr.sin_port = htons(9999); inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &cliaddr.sin_addr.s_addr); // 3.通信 int num = 0; while(1) { char sendBuf[128]; sprintf(sendBuf, "hello, client....%d\n", num++); // 发送数据 sendto(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr)); printf("组播的数据:%s\n", sendBuf); sleep(1); } close(fd); return 0; }
组播的客户端
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #include <arpa/inet.h> int main() { // 1.创建一个通信的socket int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if(fd == -1) { perror("socket"); exit(-1); } struct in_addr in; // 2.客户端绑定本地的IP和端口 struct sockaddr_in addr; addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_port = htons(9999); addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; int ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)); if(ret == -1) { perror("bind"); exit(-1); } struct ip_mreq op; inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &op.imr_multiaddr.s_addr);//接收组播的IP地址 op.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;//告知本地的IP地址 // 加入到多播组 setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &op, sizeof(op)); // 3.通信 while(1) { char buf[128]; // 接收数据 int num = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);//NULL表示不需要储存发送端的IP信息 printf("server say : %s\n", buf); } close(fd); return 0; }
4.本地套接字
作用:本地的进程间的通信
既可以实现有关系的进程间通信、也可以实现没有关系的进程间的通信
本地套接字和实现网络套接字类似,一般采用TCP的通信流程
// 本地套接字通信的流程 - tcp // 服务器端 1. 创建监听的套接字 int lfd = socket(AF_UNIX/AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0); 2. 监听的套接字绑定本地的套接字文件 -> server端 struct sockaddr_un addr; // 绑定成功之后,指定的sun_path中的套接字文件会自动生成。 bind(lfd, addr, len); 3. 监听 listen(lfd, 100); 4. 等待并接受连接请求 struct sockaddr_un cliaddr; int cfd = accept(lfd, &cliaddr, len); 5. 通信 接收数据:read/recv 发送数据:write/send 6. 关闭连接 close(); // 客户端的流程 1. 创建通信的套接字 int fd = socket(AF_UNIX/AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0); 2. 监听的套接字绑定本地的IP 端口 struct sockaddr_un addr; // 绑定成功之后,指定的sun_path中的套接字文件会自动生成。 bind(lfd, addr, len); 3. 连接服务器 struct sockaddr_un serveraddr; connect(fd, &serveraddr, sizeof(serveraddr)); 4. 通信 接收数据:read/recv 发送数据:write/send 5. 关闭连接 close();
// 头文件: sys/un.h #define UNIX_PATH_MAX 108 struct sockaddr_un { sa_family_t sun_family; // 地址族协议 af_local char sun_path[UNIX_PATH_MAX]; // 套接字文件的路径, 这是一个伪文件, 大小永远=0 }
使用本地套接字通信的服务器端
int unlink(const char *pathname); 功能:删除指定的文件 pathname参数是要删除的文件或套接字文件的路径名。 只有具有写权限的用户才能执行该操作 本地套接字通信会生成一个大小为0的伪文件,如果不在开头将其删除,新的客户端进来就无法正确生成同名的伪文件,导致通信无法进行
#include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <arpa/inet.h> #include <sys/un.h> int main() { unlink("server.sock"); // 1.创建监听的套接字 int lfd = socket(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0); if(lfd == -1) { perror("socket"); exit(-1); } // 2.绑定本地套接字文件 struct sockaddr_un addr; addr.sun_family = AF_LOCAL; strcpy(addr.sun_path, "server.sock"); int ret = bind(lfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)); if(ret == -1) { perror("bind"); exit(-1); } // 3.监听 ret = listen(lfd, 100); if(ret == -1) { perror("listen"); exit(-1); } // 4.等待客户端连接 struct sockaddr_un cliaddr; int len = sizeof(cliaddr); int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len); if(cfd == -1) { perror("accept"); exit(-1); } printf("client socket filename: %s\n", cliaddr.sun_path); // 5.通信 while(1) { char buf[128]; int len = recv(cfd, buf, sizeof(buf), 0); if(len == -1) { perror("recv"); exit(-1); } else if(len == 0) { printf("client closed....\n"); break; } else if(len > 0) { printf("client say : %s\n", buf); send(cfd, buf, len, 0); } } close(cfd); close(lfd); return 0; }
使用本地套接字通信的客户端
#include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <arpa/inet.h> #include <sys/un.h> int main() { unlink("client.sock"); // 1.创建套接字 int cfd = socket(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0); if(cfd == -1) { perror("socket"); exit(-1); } // 2.绑定本地套接字文件 struct sockaddr_un addr; addr.sun_family = AF_LOCAL; strcpy(addr.sun_path, "client.sock"); int ret = bind(cfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)); if(ret == -1) { perror("bind"); exit(-1); } // 3.连接服务器 struct sockaddr_un seraddr; seraddr.sun_family = AF_LOCAL; strcpy(seraddr.sun_path, "server.sock"); ret = connect(cfd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr)); if(ret == -1) { perror("connect"); exit(-1); } // 4.通信 int num = 0; while(1) { // 发送数据 char buf[128]; sprintf(buf, "hello, i am client %d\n", num++); send(cfd, buf, strlen(buf) + 1, 0); printf("client say : %s\n", buf); // 接收数据 int len = recv(cfd, buf, sizeof(buf), 0); if(len == -1) { perror("recv"); exit(-1); } else if(len == 0) { printf("server closed....\n"); break; } else if(len > 0) { printf("server say : %s\n", buf); } sleep(1); } close(cfd); return 0; }