Linux UDP socket 通信示例

理论知识

UDP 是一种面向无连接的 Socket 通信方式，和 TCP 传输数据流不同，UDP 传输的是数据包。由于 UDP 不需要事先在通信双方之间建立连接，因此也弱化了客户端（Client）和服务端（Server）的概念，把它们称为接收端和发送端更为合适。

在下面的示例中，我们将创建两个 UDP 程序，暂时仍称为 UDP Server 和 UDP Client，它们的工作流程如下所示。

UDP Server：

1. 创建一个 UDP socket
2. 将 socket 与本机的 IP 地址绑定
3. 等待客户端发送数据包（datagram packet）
4. 处理数据包并给客户端发送一个回复
5. 回到第 3 步循环

UDP Client：

1. 创建一个 UDP socket.
2. 给服务端发送一条消息
3. 等待服务端的回复
4. 处理回复后回到第 2 步（如果需要）
5. 关闭 socket，退出程序

代码实现

UDP 服务端

udp_server.c 代码如下：

// Server side implementation of UDP client-server model 
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <unistd.h> 
#include <string.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h> 
#include <arpa/inet.h> 
#include <netinet/in.h> 

#define PORT     8080
#define MAXLINE  1024

// Driver code
int main()
{
    int sockfd;
    char buffer[MAXLINE];
    char *hello = "Hello from server";
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;

    // Creating socket file descriptor
    if ( (sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0 ) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    memset(&cliaddr, 0, sizeof(cliaddr));

    // Filling server information
    servaddr.sin_family    = AF_INET; // IPv4
    servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    servaddr.sin_port = htons(PORT);

    // Bind the socket with the server address
    if ( bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0 )
    {
        perror("bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    int len, n;

    len = sizeof(cliaddr);  //len is value/result

    n = recvfrom(sockfd, (char *)buffer, MAXLINE, MSG_WAITALL, 
                 (struct sockaddr *) &cliaddr, &len);
    buffer[n] = '\0';
    printf("Client : %s\n", buffer);
    sendto(sockfd, (const char *)hello, strlen(hello), MSG_CONFIRM, 
           (const struct sockaddr *) &cliaddr, len);
    printf("Hello message sent.\n");

    return 0;
}

UDP 客户端

udp_client.c 代码如下：

// Client side implementation of UDP client-server model 
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <unistd.h> 
#include <string.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h> 
#include <arpa/inet.h> 
#include <netinet/in.h> 

#define PORT     8080
#define MAXLINE  1024

// Driver code 
int main()
{
    int sockfd; 
    char buffer[MAXLINE]; 
    char *hello = "Hello from client"; 
    struct sockaddr_in     servaddr; 

    // Creating socket file descriptor 
    if ( (sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0 ) { 
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

    // Filling server information
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(PORT);
    servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    int n, len; 

    sendto(sockfd, (const char *)hello, strlen(hello), MSG_CONFIRM, 
            (const struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr));
    printf("Hello message sent.\n");

    n = recvfrom(sockfd, (char *)buffer, MAXLINE, MSG_WAITALL, 
                (struct sockaddr *) &servaddr, &len);
    buffer[n] = '\0';
    printf("Server : %s\n", buffer);

    close(sockfd); 
    return 0; 
}

编译

方式一：编写 Makefile 文件

all:
    gcc udp_server.c -o udp_server
    gcc udp_client.c -o udp_client

.PHONY: clean
clean:
    rm udp_server udp_client

现在可以执行 make 命令编译代码

$ make
gcc udp_server.c -o udp_server
gcc udp_client.c -o udp_client

方式二：编写 CMakeLists.txt 文件

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)

project(UDP_Example VERSION 1.0.0)

add_executable(udp_server udp_server.c)
add_executable(udp_client udp_client.c)

新建一个 build 目录，然后通过 cmake 和 make 命令编译代码

$ mkdir build
$ cd build
$ cmake ..
$ make

运行

先运行 UDP 服务端

$ ./udp_server 
Client : Hello from client
Hello message sent.

再运行 UDP 客户端

$ ./udp_client 
Hello message sent.
Server : Hello from server