UDP编程详解[通俗易懂]

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

报文格式
通信过程
UDP客户端流程
UDP客户端编码
UDP服务器流程
UDP服务器编码
参考文献

UDP与TCP的不同之处是：他的通信不需要建立连接的过程。中文名称用户数据报协议。时OSI参考模型中一种无连接的传输层协议。提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，UDP在IP报文中的协议号是17.与TCP（传输控制协议）一样，UDP协议直接位于IP(网际协议)协议的顶层，根据TCP/IP参考模型，UDP和TCP都属于传输层协议。UDP协议的主要作用是将数据压缩成数据包的形式，一个典型的数据包就是一个二进制数据的传输单位。每一个数据包的前8个字节用来包含报头信息，剩余字节则用来包含具体的传输数据。

报文格式

源端口（2字节）+目的端口（2字节）+长度（2字节）+校验和（2字节）+数据

通信过程

UDP协议较TCP简单很多，减少了TCP的握手、确认、窗口、重传、拥塞控制等机制，UDP是一个无状态的传输协议。UDP客户端在发送数据时并不判断主机是否可达，服务器是否开启等问题，他不能确定数据是否成功到达服务器，他只是将数据简单的封了一个包，之后就丢出去了。

UDP客户端流程

创建socket:socket()
通信：sendto() & recvfrom()
关闭socket:closesocket()

UDP客户端编码

void udpclient(int argc, char **argv)
{
    int sock, port, count;
    struct hostent *host;
    struct sockaddr_in server_addr;
    const char *url;

    if (argc < 3)
    {
        rt_kprintf("Usage: udpclient URL PORT [COUNT = 10]\n");
        rt_kprintf("Like: tcpclient 192.168.12.44 5000\n");
        return ;
    }

    url = argv[1];
    port = strtoul(argv[2], 0, 10);

    if (argc > 3)
        count = strtoul(argv[3], 0, 10);
    else
        count = 10;

    /* 通过函数入口参数url获得host地址（如果是域名，会做域名解析） */
    host = (struct hostent *) gethostbyname(url);

    /* 创建一个socket，类型是SOCK_DGRAM，UDP类型 */
    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1)
    {
        rt_kprintf("Socket error\n");
        return;
    }

    /* 初始化预连接的服务端地址 */
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(port);
    server_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)host->h_addr);
    rt_memset(&(server_addr.sin_zero), 0, sizeof(server_addr.sin_zero));

    /* 总计发送count次数据 */
    while (count)
    {
        /* 发送数据到服务远端 */
        sendto(sock, send_data, strlen(send_data), 0,
               (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr));

        /* 线程休眠一段时间 */
        rt_thread_delay(50);

        /* 计数值减一 */
        count --;
    }

    /* 关闭这个socket */
    closesocket(sock);
}

UDP服务器流程

创建socket:socket()
将创建的socket绑定到一个IP地址和端口号上：bind()
等待接收数据报，处理完成后将结果返回到客户端：recvfrom() & sendto(). recvfrom()会阻塞住等待接收消息
关闭socket：close()

UDP服务器编码

static void udpserv(int argc, char **argv)
{
    int sock;
    int bytes_read;
    char *recv_data;
    socklen_t addr_len;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;

    /* 分配接收用的数据缓冲 */
    recv_data = rt_malloc(BUFSZ);
    if (recv_data == RT_NULL)
    {
        /* 分配内存失败，返回 */
        rt_kprintf("No memory\n");
        return;
    }

    /* 创建一个socket，类型是SOCK_DGRAM，UDP类型 */
    if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1)
    {
        rt_kprintf("Socket error\n");

        /* 释放接收用的数据缓冲 */
        rt_free(recv_data);
        return;
    }

    /* 初始化服务端地址 */
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(5000);
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    rt_memset(&(server_addr.sin_zero), 0, sizeof(server_addr.sin_zero));

    /* 绑定socket到服务端地址 */
    if (bind(sock, (struct sockaddr *)&server_addr,
             sizeof(struct sockaddr)) == -1)
    {
        /* 绑定地址失败 */
        rt_kprintf("Bind error\n");

        /* 释放接收用的数据缓冲 */
        rt_free(recv_data);
        return;
    }

    addr_len = sizeof(struct sockaddr);
    rt_kprintf("UDPServer Waiting for client on port 5000...\n");

    while (1)
    {
        /* 从sock中收取最大BUFSZ - 1字节数据 */
        bytes_read = recvfrom(sock, recv_data, BUFSZ - 1, 0,
                              (struct sockaddr *)&client_addr, &addr_len);
        /* UDP不同于TCP，它基本不会出现收取的数据失败的情况，除非设置了超时等待 */

        recv_data[bytes_read] = '\0'; /* 把末端清零 */

        /* 输出接收的数据 */
        rt_kprintf("\n(%s , %d) said : ", inet_ntoa(client_addr.sin_addr),
                   ntohs(client_addr.sin_port));
        rt_kprintf("%s", recv_data);

        /* 如果接收数据是exit，退出 */
        if (strcmp(recv_data, "exit") == 0)
        {
            closesocket(sock);

            /* 释放接收用的数据缓冲 */
            rt_free(recv_data);
            break;
        }
    }

    return;
}