上一篇我们提到,除非套接字已连接,否则异步错误是不会返回到UDP套接字的。我们确实可以给UDP套接字调用connect,然而这样做的结果却与TCP连接大相径庭:没有三次握手。内核只是检查是否存在立即可知的错误(例如一个显然不可达的目的地),记录对端的IP地址和端口号(取自传递给connect的套接字地址结构),然后立即返回到调用进程。
有了这个能力后,我们必须区分:
(1)未连接UDP套接字,新创建UDP套接字默认如此;
(2)已连接UDP套接字,对UDP套接字调用connect的结果。
对于已连接UDP套接字,与默认的未连接UDP套接字相比,发生了三个变化:
(1)我们再也不能给输出操作指定目的IP地址和端口号。也就是说,我们不使用sendto,而改用write或send。写到已连接UDP套接字上的任何内容都自动发送到由connect指定的协议地址(例如IP地址和端口号)。(其实我们可以给已连接UDP套接字调用sendto,但是不能指定目的地址。sendto的第五个参数必须为空,第六个参数应该为0)。
后面有在ubuntu 10.04系统下的验证。
(2)我们不必使用recvfrom以获悉数据报的发送者,而改用read,recv或recvmsg。在一个已连接UDP套接字上,由内核为输入操作返回的数据报只有那些来自connect所指定协议地址的数据报。(确切的说,一个已连接的UDP套接字仅仅与一个IP地址交换数据报,因为connect到多播或广播地址是可能的)。
(3)由已连接的UDP套接字引发的异步错误会返回给他们所在的进程,而未连接UDP套接字不接受任何异步错误。
应用进程首先调用connect指定对端的IP地址和端口号,然后使用read和write与对端进程交换数据。来自任何其他IP地址或端口的数据报(上中我们用“???”表示)不投递给这个已连接套接字,因为他们要么源IP地址要么源UDP端口不与该套接字connect到的协议地址相匹配。这些数据报可能投递给同一个主机上的其他某个UDP套接字。如果没有相匹配的其他套接字,UDP将丢弃他们并生成相应的ICMP端口不可达错误。
1.给一个UDP套接字多次调用connect
拥有一个已连接UDP套接字的进程可出于下列两个目的之一再次调用connect:
- 指定新的IP地址和端口号;
- 断开套接字。
第一个目的(即给一个已连接UDP套接字指定新的对端)不同于TCP套接字中的connect的使用:对于TCP套接字,connect只能调用一次。
为了断开一个已UDP套接字连接,我们再次调用connect时把套接字地址结构的地址族成员(sin_family)设置为AF_UNSPEC。使套接字断开连接的是在已连接UDP套接字上调用connect的进程。
2.性能
在一个未连接的UDP套接字上给两个数据报调用sendto函数于是涉及内核执行下列6个步骤:
(1)连接套接字;
(2)输出第一个数据报;
(3)断开套接字连接;
(4)连接套接字;
(5)输出第二个数据报;
(6)断开套接字连接。
调用connect后调用两次write涉及内核执行3个步骤:
(1)连接套接字;
(2)输出第一个数据报;
(3)输出第二个数据报。
客户端程序:
#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 ",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); }
运行结果:
huangcheng@ubuntu:~$ ./cli 127.0.0.1 huangcheng recvfrom: Connection refused
虚拟机:
huangcheng@ubuntu:~$ ifconfig eth0 Link encap:以太网 硬件地址 00:0c:29:88:e0:1f inet 地址:192.168.2.103 广播:192.168.2.255 掩码:255.255.255.0 inet6 地址: fe80::20c:29ff:fe88:e01f/64 Scope:Link UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 跃点数:1 接收数据包:43472 错误:0 丢弃:0 过载:0 帧数:0 发送数据包:19785 错误:0 丢弃:0 过载:0 载波:0 碰撞:0 发送队列长度:1000 接收字节:52561935 (52.5 MB) 发送字节:1925585 (1.9 MB) 中断:19 基本地址:0x2000 lo Link encap:本地环回 inet 地址:127.0.0.1 掩码:255.0.0.0 inet6 地址: ::1/128 Scope:Host UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 跃点数:1 接收数据包:396 错误:0 丢弃:0 过载:0 帧数:0 发送数据包:396 错误:0 丢弃:0 过载:0 载波:0 碰撞:0 发送队列长度:0 接收字节:38912 (38.9 KB) 发送字节:38912 (38.9 KB) huangcheng@ubuntu:~$
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地址为: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地址为:192.168.4.103 即不为虚拟机的IP地址时,运行结果sendto huangcheng:Invalid argument,即出错。
注意:在<<UNIX网络编程——基于UDP协议的网络程序>>中也有UDP connect的介绍。