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;
}
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