Linux Socket：本地UDP通信详解 (linux socket本地UDP)
在日常开发过程中，我们常常需要进行进程间通信。其中，网络通信是最常用的一种方式。而在网络通信中，UDP协议被广泛使用。本文将详细介绍在Linux环境下，如何使用UDP协议进行本地通信。
一、UDP协议简介
UDP（User Datagram Protocol，用户报文协议）是一种无连接的协议。它不会建立连接，直接将数据报文发送至目的IP地址和端口号。UDP不区分客户端和服务器，所以在通信时，要先确定好通信的双方的IP地址和端口号。UDP相对于TCP更加轻量级，传输效率更高，但是其不具有可靠性。数据报文可能会丢失、重复、乱序等，这些问题需要应用程序自行处理。
二、UDP协议的优缺点
1. 优点
（1）传输效率：UDP使用无连接传输，不需要建立和断开连接，数据报文的传输效率高；
（2）适合数据量小的传输：由于UDP协议没有包头和包尾，因此数据报文更加紧凑，适合传输数据量小的信息。
2. 缺点
（1）不可靠：UDP协议不提供可靠性，数据报文可能丢失、重复、乱序等；
（2）应用程序自行处理：UDP协议不提供顺序控制和重传机制，这些问题需要应用程序自行处理；
（3）难以控制拥塞：UDP协议不提供拥塞控制机制，对网络带宽的利用率不够高。
三、UDP协议的使用
1. 创建Socket
要使用UDP协议进行本地通信，首先需要创建Socket。Socket是应用程序和网络之间的一个接口，它是数据传输的通道。
int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
其中，之一个参数AF_INET表示要使用IPv4协议，第二个参数SOCK_DGRAM表示要使用UDP协议，第三个参数0表示由系统自动选择使用的协议。
2. 绑定IP和端口号
要进行本地通信，需要将本地的IP和端口号与Socket绑定。
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(8888);
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
bind(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
其中，之一个参数fd是Socket的文件描述符，第二个参数是一个指向sockaddr_in结构体的指针，用于存储绑定的IP和端口号，第三个参数用于指定sockaddr_in结构体的大小。
3. 发送数据报文
要发送数据报文，需要指定目标IP地址和端口号，将数据写入Socket。
struct sockaddr_in dest_addr;
dest_addr.sin_family = AF_INET;
dest_addr.sin_port = htons(8888);
inet_pton(AF_INET, “127.0.0.1”, &dest_addr.sin_addr);
sendto(fd, buf, len, 0, (struct sockaddr*)&dest_addr, sizeof(dest_addr));
其中，之一个参数fd是Socket的文件描述符，第二个参数buf是要发送的数据缓冲区，第三个参数len是要发送的数据长度，第四个参数0表示不需要特殊的控制，第五个参数是一个指向sockaddr_in结构体的指针，用于指定目标IP地址和端口号，第六个参数用于指定sockaddr_in结构体的大小。
4. 接收数据报文
要接收数据报文，需要先创建缓冲区，然后等待接收数据。
char buf[1024];
struct sockaddr_in src_addr;
socklen_t src_len = sizeof(src_addr);
recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&src_addr, &src_len);
其中，之一个参数fd是Socket的文件描述符，第二个参数buf是用于接收数据的缓冲区，第三个参数sizeof(buf)表示缓冲区的大小，第四个参数0表示不需要特殊的控制，第五个参数是一个指向sockaddr_in结构体的指针，用于存储发送数据报文方的IP和端口号，第六个参数用于指定sockaddr_in结构体的大小。
四、
本文详细介绍了在Linux环境下，如何使用UDP协议进行本地通信。UDP协议是一种无连接的协议，传输效率高，适合传输数据量小的信息。但由于其不提供可靠性和拥塞控制机制，需要应用程序自行处理。
在使用UDP协议进行本地通信时，需要创建Socket，绑定IP和端口号，发送数据报文和接收数据报文。在发送和接收数据报文时，需要指定目标IP地址和端口号，以及缓冲区大小。这些细节需要开发人员掌握，才能顺利地进行本地通信。
相关问题拓展阅读：
UDP和Socket通信步骤
这是在网上找到的，希望对你有所帮助。
sockets（套接数神字）编程有三种，流式套接字（SOCK_STREAM），数据报套接字（SOCK_DGRAM），原始套接字（SOCK_RAW）；
WINDOWS环境下TCP/UDP编程步骤：
1. 基于裤毕岩TCP的socket编程是采用的流式套接字。
在这个程序中，将两个工程添加到一个工作区。要链接一个ws2_32.lib的库文件。
服务器端编程的步骤：
1：加载套接字库，创建套接字(WSAStartup()/socket())；
2：绑定套接字到一个IP地址和一个端口上(bind())；
3：将套接字设置为监听模式等待连接请求(listen())；
4：请求到来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字(accept())；
5：用返回的套接字和客户端进行通信(send()/recv())；
6：返回，等待另一连接请求；
7：关闭套接字，关闭加载的套接字库(closesocket()/WSACleanup())。
服务器端代码如下：
#include
#include
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 ) {
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
listen(sockSrv,5);
SOCKADDR_IN addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
while(1)
{
SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
char sendBuf;
sprintf(sendBuf,”Welcome %s to here!”,inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
char recvBuf;
recv(sockConn,recvBuf,50,0);
printf(“%s\n”,recvBuf);
closesocket(sockConn);
}
}
客户端编程的步骤：
1：加载套接字库，创建套接字(WSAStartup()/socket())；
2：向服务器发出胡御连接请求(connect())；
3：和服务器端进行通信(send()/recv())；
4：关闭套接字，关闭加载的套接字库(closesocket()/WSACleanup())。
客户端的代码如下：
#include
#include
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 ) {
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(“127.0.0.1”);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
char recvBuf;
recv(sockClient,recvBuf,50,0);
printf(“%s\n”,recvBuf);
send(sockClient,”hello”,strlen(“hello”)+1,0);
closesocket(sockClient);
WSACleanup();
}
2.基于UDP的socket编程是采用的数据报套接字。
在这个程序中，将两个工程添加到一个工作区。同时还要链接一个ws2_32.lib的库文件。
服务器端编程的步骤：
1：加载套接字库，创建套接字(WSAStartup()/socket())；
2：绑定套接字到一个IP地址和一个端口上(bind())；
3：等待和接收数据(sendto()/recvfrom())；
4：关闭套接字，关闭加载的套接字库(closesocket()/WSACleanup())。
服务器端代码如下：
#include
#include
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 )
{
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 )
{
WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(7003);
bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
char recvBuf;
SOCKADDR addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
recvfrom(sockSrv,recvBuf,50,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
printf(“%s\n”,recvBuf);
closesocket(sockSrv);
WSACleanup();
}
对于基于UDP的socket客户端来说，要进行如下步骤：
1：创建一个套接字(socket)；
2：向服务器发送数据(sendto);
3：关闭套接字；
代码如下：
#include
#include
void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 ) {
return;
}
if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ||
HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ) {
WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
SOCKADDR_IN addrClient;
addrClient.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(“127.0.0.1”);
addrClient.sin_family=AF_INET;
addrClient.sin_port=htons(8889);
SOCKADDR_IN addrSrv;
sendto(sockClient,”hi”,3,0,(SOCKADDR*)&addrClient,sizeof(SOCKADDR));
}
LINUX环境下TCP/UDP编程步骤：
TCP编程步骤：
一. 服务端：
1.socket(int domain,int type,int protocol):建立套接字；
2 .bind(int sockid,struct sockaddr *addrp,socklen_t addrlen):把本机地址和端口跟上一步建立的socket绑定在一起；
3.listen(int sockid,int qsize):监听某套接字;
4.fd=accept(int sockid,struct sockaddr *callerid,socklen_t *addrlenp):等待某套接字接收信息；
5.recv(int fd,void *buf,size_t nbytes,int flags):从套接字接收数据;
6.close(fd) 和close(sockid)
二.客户端：
1. socket():建立套接字；
2.connect(int sockid,struct sockaddr *serv_addrp,socklen_t addrlen):连接到服务器；
3. send(int sockfd,const void *buf,size_t nbytes,int flags):发送数据到服务器.
4. close(sockid);
UDP编程步骤：
一，服务端：
1. socket():同上；
2. bind():同上；
3. recvfrom(int sockfd,void*buff,size_t nbytes,int flags,struct sockaddr*from,socklen_t*addrlen):在套接字口接收数据，并且记录下接收到的数据来源;一定要注意这里的参数addrlen，它不仅是函数的输出，也是函数的输入！所以要在调用该函数之前对addrlen赋值sizeof(struct sockaddr)。否则返回的地址from将会出错！
4. close(sockfd);
二. 客户端：
1. socket();同上；
2. sendto(int sockfd,const void*buff,size_t nbytes,int flags,const struct sockaddr*to,socklen_t addrlen):往指定的地址发送数据；
3. close(sockfd);
UDP Server程序
1、编写UDP Server程序的步骤
(1)使用socket()来建立一个UDP socket，第二个参数为SOCK_DGRAM。
(2)初始化sockaddr_in结构的变量，并赋值。sockaddr_in结构定义：
struct sockaddr_in {
uint8_t sin_len;
sa_family_t sin_family;
in_port_t sin_port;
struct in_addr sin_addr;
char sin_zero;
};
这里使用“08”作为服务程序的端口，使用“INADDR_ANY”作为姿凯绑定的IP地址即任何主机上的地址。
(3)使用bind()把上面的socket和定义的IP地址和端口绑定。这里检查bind()是否执行成功，如果有错误就退出。这样可以防止服务程序重复运行的问题。
(4)进入无限循环程序，使用recvfrom()进入等待状态，直到接收到客户程序发送的数据，就处理收到的数据，并向客户程序发送反馈。这里是直接把收到的数据发回给客户程序。
2、udpserv.c程序内容：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8888
void do_echo(int sockfd, struct sockaddr *pcliaddr, socklen_t clilen)
{
int n;
socklen_t len;
char mesg;
for(;;)
{
len = clilen;
/* waiting for receive data */
n = recvfrom(sockfd, mesg, MAXLINE, 0, pcliaddr, &len);
/* sent data back to client */
sendto(sockfd, mesg, n, 0, pcliaddr, len);
}
}
int main(void)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); /* create a socket */
/* init servaddr */
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
/* bind address and port to socket */
if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1)
{
perror(“bind error”);
exit(1);
}
do_echo(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
return 0;
}
UDP Client程序
1、编写UDP Client程序的步骤
(1)初始化sockaddr_in结构举册伍的变量，并赋值。这里使用“8888”作为连接的服务程序的端口，从命令行参数读取IP地址，并且判断IP地址是否符合要求。
(2)使用socket()来建立一个UDP socket，第二个参数为SOCK_DGRAM。
(3)使用connect()来建立与服务程序的连接。与TCP协议不同，UDP的connect()并没有与服务程序三次握手。上面我们说了UDP是非连接的，实际上也可以是连接的。使用连接的UDP，kernel可以直接返回错误信息给用户程序，从而避免由于没有接收到数据而导致调用recvfrom()一直等待下去，看上去好像客户程序没有反应一样。
(4)向服务程序发送数据，因为使用连接的UDP，所以使用write()来替代sendto()。这里的数据直接从标准输入读取用户输入。正或
(5)接收服务程序发回的数据，同样使用read()来替代recvfrom()。
(6)处理接收到的数据，这里是直接输出到标准输出上。
2、udpclient.c程序内容：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define MAXLINE 80
#define SERV_PORT 8888
void do_cli(FILE *fp, int sockfd, struct sockaddr *pservaddr, socklen_t servlen)
{
int n;
char sendline, recvline;
/* connect to server */
if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)pservaddr, servlen) == -1)
{
perror(“connect error”);
exit(1);
}
while(fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL)
{
/* read a line and send to server */
write(sockfd, sendline, strlen(sendline));
/* receive data from server */
n = read(sockfd, recvline, MAXLINE);
if(n == -1)
{
perror(“read error”);
exit(1);
}
recvline = 0; /* terminate string */
fputs(recvline, stdout);
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in srvaddr;
/* check args */
if(argc != 2)
{
printf(“usage: udpclient \n”);
exit(1);
}
/* init servaddr */
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
if(inet_pton(AF_INET, argv, &servaddr.sin_addr)
{
printf(” is not a valid IPaddress\n”, argv);
exit(1);
}
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
do_cli(stdin, sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
return 0;
}
运行例子程序
1、编译例子程序
使用如下命令来编译例子程序：
gcc -Wall -o udpserv udpserv.c
gcc -Wall -o udpclient udpclient.c
编译完成生成了udpserv和udpclient两个可执行程序。
2、运行UDP Server程序
执行./udpserv &命令来启动服务程序。我们可以使用netstat -ln命令来观察服务程序绑定的IP地址和端口，部分输出信息如下：
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
tcp 0 0 0.0.0.0:.0.0.0:* LISTEN
tcp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:* LISTEN
tcp 0 0 0.0.0.0:6000 0.0.0.0:* LISTEN
tcp.0.0.1:631 0.0.0.0:* LISTEN
udp 0 0 0.0.0.0:.0.0.0:*
udp 0 0 0.0.0.0:8888 0.0.0.0:*
udp 0 0 0.0.0.0:111 0.0.0.0:*
udp 0 0 0.0.0.0:882 0.0.0.0:*
可以看到udp处有“0.0.0.0:8888”的内容，说明服务程序已经正常运行，可以接收主机上任何IP地址且端口为8888的数据。
如果这时再执行./udpserv &命令，就会看到如下信息：
bind error: Address already in use
说明已经有一个服务程序在运行了。
3、运行UDP Client程序
执行./udpclient 127.0.0.1命令来启动客户程序，使用127.0.0.1来连接服务程序，执行效果如下：
Hello, World!
Hello, World!
this is a test
this is a test
^d
输入的数据都正确从服务程序返回了，按ctrl+d可以结束输入，退出程序。
如果服务程序没有启动，而执行客户程序，就会看到如下信息：
$ ./udpclient 127.0.0.1
test
read error: Connection refused
说明指定的IP地址和端口没有服务程序绑定，客户程序就退出了。这就是使用connect()的好处，注意，这里错误信息是在向服务程序发送数据后收到的，而不是在调用connect()时。如果你使用tcpdump程序来抓包，会发现收到的是ICMP的错误信息。
