2016.7.5
今天早上對(duì)項(xiàng)目頂層文件（daemon.c）進(jìn)行了分析，對(duì)其中的UDP連接進(jìn)行了具體代碼級(jí)分析。
1、需求分析
同樣，首先我們得知道用UDP的需求分析，從昨天的分析中知道UDP支持?jǐn)?shù)據(jù)量小，不支持可靠服務(wù)的傳輸，從項(xiàng)目文檔“測(cè)試機(jī)程序結(jié)構(gòu)”分析可以知道，接收服務(wù)器端下發(fā)的命令是用的UDP，執(zhí)行測(cè)試的結(jié)果最后也是以UDP的形式發(fā)送給服務(wù)器。同時(shí)還要監(jiān)聽測(cè)試結(jié)果進(jìn)程，將測(cè)試結(jié)果發(fā)送給套接字中。
個(gè)人理解上來看，執(zhí)行最后的測(cè)試結(jié)果有應(yīng)該是一個(gè)大文件，并且傳輸?shù)臅r(shí)候應(yīng)該保證有效性，應(yīng)該選用TCP連接，這里是個(gè)疑問？
2、UDP連接原理分析
前面已經(jīng)講述了socket套接字的說明，包括其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是怎么樣的，形象的比喻就是：socket就是一個(gè)口袋，一個(gè)洞，用戶可以通過這個(gè)洞直接與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧打交道，完成網(wǎng)絡(luò)通信，基于它就是因?yàn)槌橄蠼涌诜庋b，簡(jiǎn)單。這里就直接給出了UDP連接的通信流程：
典型的UDP客戶端/服務(wù)器通訊過程如下圖所示：
從這個(gè)圖上可以看出，由于UDP不需要維護(hù)連接，程序邏輯簡(jiǎn)單了很多，但是UDP協(xié)議是不可靠的，實(shí)際上有很多保證通訊可靠性的機(jī)制需要在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)，可能反而會(huì)需要更多代碼。
可以看到，我們的測(cè)試機(jī)仍然是服務(wù)器端，服務(wù)器端比直接TCP的程序流程要簡(jiǎn)單，沒有監(jiān)聽listen()這個(gè)動(dòng)作了，直接調(diào)用recvfrom()函數(shù)對(duì)端口號(hào)的監(jiān)聽，這個(gè)函數(shù)沒有數(shù)據(jù)到來時(shí)候一直阻塞，有請(qǐng)求后就知道通過地址，知道數(shù)據(jù)來自哪個(gè)端口號(hào)，從而判斷是什么數(shù)據(jù)。
3、UDP連接代碼分析（需要說明的是：這里以項(xiàng)目的daemon.c代碼為例 ）
按照上述的服務(wù)器端的流程，我們一步步按照流程進(jìn)行代碼級(jí)的分析：
（1）定義一個(gè)socket套接字
定義套接字時(shí)候會(huì)要傳入對(duì)應(yīng)的參數(shù)，如上圖所示，對(duì)套接字的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的說明，在之前的TCP分析中已經(jīng)有說明了。
（2）bind綁定套接字的地址和端口號(hào)
bind的用法和TCP連接一樣，沒有什么區(qū)別。
（3）recvfrom阻塞等待客戶端請(qǐng)求
recvfrom()函數(shù)的原型解釋：
recvfrom()
簡(jiǎn)述：
接收一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)并保存源地址。
#include <winsock.h>
int PASCAL FAR recvfrom( SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags,
struct sockaddr FAR* from, int FAR* fromlen);
s：標(biāo)識(shí)一個(gè)已連接套接口的描述字。
buf：接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。
len：緩沖區(qū)長(zhǎng)度。
flags：調(diào)用操作方式。
from：（可選）指針，指向裝有源地址的緩沖區(qū)。
fromlen：（可選）指針，指向from緩沖區(qū)長(zhǎng)度值。
注釋：
本函數(shù)由于從（已連接）套接口上接收數(shù)據(jù)，并捕獲數(shù)據(jù)發(fā)送源的地址。
對(duì)于SOCK_STREAM類型的套接口，最多可接收緩沖區(qū)大小個(gè)數(shù)據(jù)。如果套接口被設(shè)置為線內(nèi)接收帶外數(shù)據(jù)（選項(xiàng)為SO_OOBINLINE），且有帶外數(shù)據(jù)未讀入，則返回帶外數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序可通過調(diào)用ioctlsocket()的SOCATMARK命令來確定是否有帶外數(shù)據(jù)待讀入。對(duì)于SOCK_STREAM類型套接口，忽略from和fromlen參數(shù)。
對(duì)于數(shù)據(jù)報(bào)類套接口，隊(duì)列中第一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)中的數(shù)據(jù)被解包，但最多不超過緩沖區(qū)的大小。如果數(shù)據(jù)報(bào)大于緩沖區(qū)，那么緩沖區(qū)中只有數(shù)據(jù)報(bào)的前面部分，其他的數(shù)據(jù)都丟失了，并且recvfrom()函數(shù)返回WSAEMSGSIZE錯(cuò)誤。
若from非零，且套接口為SOCK_DGRAM類型，則發(fā)送數(shù)據(jù)源的地址被復(fù)制到相應(yīng)的sockaddr結(jié)構(gòu)中。fromlen所指向的值初始化時(shí)為這個(gè)結(jié)構(gòu)的大小，當(dāng)調(diào)用返回時(shí)按實(shí)際地址所占的空間進(jìn)行修改。
如果沒有數(shù)據(jù)待讀，那么除非是非阻塞模式，不然的話套接口將一直等待數(shù)據(jù)的到來，此時(shí)將返回SOCKET_ERROR錯(cuò)誤，錯(cuò)誤代碼是WSAEWOULDBLOCK。用select()或WSAAsynSelect()可以獲知何時(shí)數(shù)據(jù)到達(dá)。
如果套接口為SOCK_STREAM類型，并且遠(yuǎn)端“優(yōu)雅”地中止了連接，那么recvfrom()一個(gè)數(shù)據(jù)也不讀取，立即返回。如果立即被強(qiáng)制中止，那么recv()將以WSAECONNRESET錯(cuò)誤失敗返回。
在套接口的所設(shè)選項(xiàng)之上，還可用標(biāo)志位flag來影響函數(shù)的執(zhí)行方式。也就是說，本函數(shù)的語義既取決于套接口選項(xiàng)，也取決于標(biāo)志位參數(shù)。標(biāo)志位可取下列值：
值意義:
MSG_PEEK 查看當(dāng)前數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)將被復(fù)制到緩沖區(qū)中，但并不從輸入隊(duì)列中刪除。
MSG_OOB 處理帶外數(shù)據(jù)（參見2.2.3節(jié)具體討論）。
返回值：
若無錯(cuò)誤發(fā)生，recvfrom()返回讀入的字節(jié)數(shù)。如果連接已中止，返回0。否則的話，返回SOCKET_ERROR錯(cuò)誤，應(yīng)用程序可通過WSAGetLastError()獲取相應(yīng)錯(cuò)誤代碼。
錯(cuò)誤代碼：
WSANOTINITIALISED：在使用此API之前應(yīng)首先成功地調(diào)用WSAStartup()。
WSAENETDOWN：WINDOWS套接口實(shí)現(xiàn)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)失效。
WSAEFAULT：fromlen參數(shù)非法；from緩沖區(qū)大小無法裝入端地址。
WSAEINTR：阻塞進(jìn)程被WSACancelBlockingCall()取消。
WSAEINPROGRESS：一個(gè)阻塞的WINDOWS套接口調(diào)用正在運(yùn)行中。
WSAEINVAL：套接口未用bind()進(jìn)行捆綁。
WSAENOTCONN：套接口未連接（僅適用于SOCK_STREAM類型）。
WSAENOTSOCK：描述字不是一個(gè)套接口。
WSAEOPNOTSUPP：指定了MSG_OOB，但套接口不是SOCK_STREAM類型的。
WSAESHUTDOWN：套接口已被關(guān)閉。當(dāng)一個(gè)套接口以0或2的how參數(shù)調(diào)用shutdown()關(guān)閉后，無法再用recv()接收數(shù)據(jù)。
WSAEWOULDBLOCK：套接口標(biāo)識(shí)為非阻塞模式，但接收操作會(huì)產(chǎn)生阻塞。
WSAEMSGSIZE：數(shù)據(jù)報(bào)太大無法全部裝入緩沖區(qū)，故被剪切。
WSAECONNABORTED：由于超時(shí)或其他原因，虛電路失效。
WSAECONNRESET：遠(yuǎn)端強(qiáng)制中止了虛電路。
看實(shí)例代碼中是如何運(yùn)用的：
recvfrom操作自帶有阻塞功能，當(dāng)沒有接受到請(qǐng)求的時(shí)候自己阻塞，等待請(qǐng)求的到來，接受到了請(qǐng)求，同時(shí)接受請(qǐng)求 的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)放到buf中，因?yàn)閡dp是少數(shù)據(jù)流的協(xié)議控制，所以說很少有不能一次copy所有的情況，所以傳來的數(shù)據(jù)直接到buf里面即可，后面的工作就是對(duì)buf的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的操作了。
ret是recv的返回值，表示接受數(shù)據(jù)的大小。
前面討論過我們的測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際上的udp的套接字完成了兩個(gè)端口的監(jiān)聽，第一個(gè)服務(wù)器端的監(jiān)聽，第二個(gè)是用本地通信端口的監(jiān)聽，所以在實(shí)際代碼中還有另外一個(gè)套接字，完成的也是上述的定義、綁定初始化，然后進(jìn)行recv監(jiān)聽，代碼如下：
分析和上面的調(diào)用一樣，沒有什么好分析的。
（4）sendto()發(fā)送數(shù)據(jù)給客戶端
在我們系統(tǒng)測(cè)試完整個(gè)操作之后，測(cè)試結(jié)果通過UDP本地進(jìn)程的通信發(fā)送給UDP的buf中，然后在通過UDP連接從buf中把數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器上，完成結(jié)果的交付工作。
那么這樣存在一個(gè)問題，他們的buf是不是一樣的？？？會(huì)不會(huì)有重疊的問題出現(xiàn)？？？？
select函數(shù)對(duì)max_sd套接字進(jìn)行可讀性的監(jiān)聽，所以任何時(shí)候可以同時(shí)監(jiān)聽到這三個(gè)套接字。但是我們的代碼是順序執(zhí)行的，buf是共用的，buf首先會(huì)給tcp使用，再然后給udp使用，每個(gè)使用過程中，會(huì)最后將buf下發(fā)下去，數(shù)據(jù)也就沒有用了。之后在給下一個(gè)用。
所以對(duì)于udp來說，udp如果監(jiān)聽到了msg套接字的連接請(qǐng)求，相應(yīng)后將數(shù)據(jù)放到對(duì)應(yīng)的buf中，然后這個(gè)時(shí)候才建立一個(gè)新的socket，這個(gè)套接字用于想服務(wù)器傳送之前的數(shù)據(jù)，但是這個(gè)時(shí)候其實(shí)我們是知道服務(wù)器的地址的端口號(hào)的，不需要在進(jìn)行新的綁定了，建立了這個(gè)心的socket，直接向服務(wù)器端發(fā)送該數(shù)據(jù)即可。
首先定義一個(gè)傳輸?shù)男绿捉幼郑?/p>
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)
SOCK_DGRAM是無保障的面向消息的socket，主要用于在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)廣播消息。
兩個(gè)重要的類型是SOCK_STREAM和SOCK_DGRAM。SOCK_STREAM表明數(shù)據(jù)向字符流一樣通過socket，但是SOCK_DGRAM則表明數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)報(bào)的形式通過socket的
這里定義的套接字規(guī)定了其發(fā)送的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)包的形式，證明了是一個(gè)包，對(duì)方需要對(duì)這個(gè)包解析，有頭部的。
然后進(jìn)行設(shè)備套接字選項(xiàng)，設(shè)備此套接字可以重用本地的端口號(hào)和地址：
setsockpt()函數(shù)說明如下：
int setsockopt (
SOCKET s,
int level,
int optname,
const char FAR * optval,
int optlen
);
The Windows Sockets setsockopt function sets a socket option.
中文解釋好像是：設(shè)置套接字的選項(xiàng)。
先看如下代碼：
setsockopt(SockRaw,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,(char *)&flag,sizeof(int))
這里是設(shè)置SockRaw這個(gè)套接字的ip選項(xiàng)中的IP_HDRINCL
參考以下資料：
Linux網(wǎng)絡(luò)編程--8. 套接字選項(xiàng)
有時(shí)候我們要控制套接字的行為(如修改緩沖區(qū)的大小),這個(gè)時(shí)候我們就要控制套接字的選項(xiàng)了.
8.1 getsockopt和setsockopt
int getsockopt(int sockfd,int level,int optname,void *optval,socklen_t *optlen)
int setsockopt(int sockfd,int level,int optname,const void *optval,socklen_t *optlen)
level指定控制套接字的層次.可以取三種值:
1)SOL_SOCKET:通用套接字選項(xiàng).
2)IPPROTO_IP:IP選項(xiàng).
3)IPPROTO_TCP:TCP選項(xiàng).
optname指定控制的方式(選項(xiàng)的名稱),我們下面詳細(xì)解釋
optval獲得或者是設(shè)置套接字選項(xiàng).根據(jù)選項(xiàng)名稱的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換
選項(xiàng)名稱 說明 數(shù)據(jù)類型
========================================================================
SOL_SOCKET
------------------------------------------------------------------------
SO_BROADCAST 允許發(fā)送廣播數(shù)據(jù) int
SO_DEBUG 允許調(diào)試 int
SO_DONTROUTE 不查找路由 int
SO_ERROR 獲得套接字錯(cuò)誤 int
SO_KEEPALIVE 保持連接 int
SO_LINGER 延遲關(guān)閉連接 struct linger
SO_OOBINLINE 帶外數(shù)據(jù)放入正常數(shù)據(jù)流 int
SO_RCVBUF 接收緩沖區(qū)大小 int
SO_SNDBUF 發(fā)送緩沖區(qū)大小 int
SO_RCVLOWAT 接收緩沖區(qū)下限 int
SO_SNDLOWAT 發(fā)送緩沖區(qū)下限 int
SO_RCVTIMEO 接收超時(shí) struct timeval
SO_SNDTIMEO 發(fā)送超時(shí) struct timeval
linux下，如果一個(gè)進(jìn)程幫定某個(gè)port，那當(dāng)進(jìn)程結(jié)束時(shí)，該port仍然會(huì)被繼續(xù)占用幾十秒，在這段時(shí)間內(nèi)嘗試對(duì)
該port的綁定都會(huì)返回失敗。解決方法：調(diào)用setsockopt()啟用SO_REUSERADDR屬性
SO_REUSERADDR 允許重用本地地址和端口 int
SO_TYPE 獲得套接字類型 int
SO_BSDCOMPAT 與BSD系統(tǒng)兼容 int
==========================================================================
IPPROTO_IP
--------------------------------------------------------------------------
IP_HDRINCL 在數(shù)據(jù)包中包含IP首部 int
IP_OPTINOS IP首部選項(xiàng) int
IP_TOS 服務(wù)類型
IP_TTL 生存時(shí)間 int
==========================================================================
IPPRO_TCP
--------------------------------------------------------------------------
TCP_MAXSEG TCP最大數(shù)據(jù)段的大小 int
TCP_NODELAY 不使用Nagle算法 int
=========================================================================
詳細(xì)的選項(xiàng)請(qǐng)用 man ioctl_list 查看.
udp固定端口發(fā)送
sockaddr_in cliaddr;
cliaddr.sin_family = AF_INET;
cliaddr.sin_port = htons(1025);//BTW：1024到5000間的端口是系統(tǒng)用于自動(dòng)分配的，小心了
cliaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
bind(你的客戶端socket, (sockaddr*)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
最后想指定的端口發(fā)送對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包即可，使用額是sendto函數(shù)，函數(shù) 原型如下：
sendto()
簡(jiǎn)述：
向一指定目的地發(fā)送數(shù)據(jù)。
#include <winsock.h>
int PASCAL FAR sendto( SOCKET s, const char FAR* buf, int len, int flags,
const struct sockaddr FAR* to, int tolen);
s：一個(gè)標(biāo)識(shí)套接口的描述字。
buf：包含待發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。
len：buf緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。
flags：調(diào)用方式標(biāo)志位。
to：（可選）指針，指向目的套接口的地址。
tolen：to所指地址的長(zhǎng)度。
注釋：
sendto()適用于已連接的數(shù)據(jù)報(bào)或流式套接口發(fā)送數(shù)據(jù)。對(duì)于數(shù)據(jù)報(bào)類套接口，必需注意發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不應(yīng)超過通訊子網(wǎng)的IP包最大長(zhǎng)度。IP包最大長(zhǎng)度在WSAStartup()調(diào)用返回的WSAData的iMaxUdpDg元素中。如果數(shù)據(jù)太長(zhǎng)無法自動(dòng)通過下層協(xié)議，則返回WSAEMSGSIZE錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)不會(huì)被發(fā)送。請(qǐng)注意成功地完成sendto()調(diào)用并不意味著數(shù)據(jù)傳送到達(dá)。
sendto()函數(shù)主要用于SOCK_DGRAM類型套接口向to參數(shù)指定端的套接口發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)。對(duì)于SOCK_STREAM類型套接口，to和tolen參數(shù)被忽略；這種情況下sendto()等價(jià)于send()。
為了發(fā)送廣播數(shù)據(jù)（僅適用于SOCK_DGRAM），in參數(shù)所含地址應(yīng)該把特定的IP地址INADDR_BROADCAST（winsock.h中有定義）和終端地址結(jié)合起來構(gòu)造。通常建議一個(gè)廣播數(shù)據(jù)報(bào)的大小不要大到以致產(chǎn)生碎片，也就是說數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分（包括頭）不超過512字節(jié)。
如果傳送系統(tǒng)的緩沖區(qū)空間不夠保存需傳送的數(shù)據(jù)，除非套接口處于非阻塞I/O方式，否則sendto()將阻塞。對(duì)于非阻塞SOCK_STREAM類型的套接口，實(shí)際寫的數(shù)據(jù)數(shù)目可能在1到所需大小之間，其值取決于本地和遠(yuǎn)端主機(jī)的緩沖區(qū)大小?？捎胹elect()調(diào)用來確定何時(shí)能夠進(jìn)一步發(fā)送數(shù)據(jù)。
在相關(guān)套接口的選項(xiàng)之上，還可通過標(biāo)志位flag來影響函數(shù)的執(zhí)行方式。也就是說，本函數(shù)的語義既取決于套接口的選項(xiàng)也取決于標(biāo)志位。后者由以下一些值組成：
值意義
MSG_DONTROUTE 指明數(shù)據(jù)不選徑。一個(gè)WINDOWS套接口供應(yīng)商可以忽略此標(biāo)志；參見2.4節(jié)中關(guān)于SO_DONTROUTE的討論。
MSG_OOB 發(fā)送帶外數(shù)據(jù)（僅適用于SO_STREAM；參見2.2.3節(jié)）。
返回值：
若無錯(cuò)誤發(fā)生，send()返回所發(fā)送數(shù)據(jù)的總數(shù)（請(qǐng)注意這個(gè)數(shù)字可能小于len中所規(guī)定的大?。?。否則的話，返回SOCKET_ERROR錯(cuò)誤，應(yīng)用程序可通過WSAGetLastError()獲取相應(yīng)錯(cuò)誤代碼。
看代碼中實(shí)例：
方框表示的就是特定的IP地址INADDR_BROADCAST（winsock.h中有定義）和終端地址結(jié)合起來構(gòu)造。
（5）關(guān)閉套接字
close(sockfd)
很簡(jiǎn)單，和之前的tcp關(guān)閉時(shí)一樣的，沒有什么多說的。。。。
