【Linux】Socket编程UDP

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文章目录

一、套接字的种类
- [1. 流式套接字 (SOCK_STREAM)](#1. 流式套接字 (SOCK_STREAM))
- [2. 数据报套接字 (SOCK_DGRAM)](#2. 数据报套接字 (SOCK_DGRAM))
- [3. 原始套接字 (SOCK_RAW)](#3. 原始套接字 (SOCK_RAW))
- [4. Unix域套接字 (Unix Domain Socket)](#4. Unix域套接字 (Unix Domain Socket))
二、再来认识一下UDP
- [1. 核心特性（对比 TCP ）](#1. 核心特性（对比 TCP ）)
三、UDP编程
- [1. 服务端](#1. 服务端)
- [2. 客户端](#2. 客户端)
- 实施步骤
- - 1.连接并确认环境
  - [2. 创建代码文件](#2. 创建代码文件)
  - [3. 写入代码（代码在上面）](#3. 写入代码（代码在上面）)
  - [4. 编译](#4. 编译)
  - [5. 运行测试](#5. 运行测试)
  - [6. 运行结果](#6. 运行结果)
  - 7.可能遇到的问题
  - [7. 验证是否通过](#7. 验证是否通过)
  - [8. 测试脚本](#8. 测试脚本)

一、套接字的种类

1. 流式套接字 (SOCK_STREAM)

协议：基于 TCP，提供面向连接、可靠的数据传输服务。
特点：保证数据按顺序到达且无差错，类似打电话。适用于网页浏览、文件下载、邮件收发等对数据准确性要求高的场景。

2. 数据报套接字 (SOCK_DGRAM)

协议：基于 UDP，提供无连接、不可靠的服务。
特点：每个数据包独立发送，不保证顺序或可靠到达，但传输效率高。类似寄信。适用于实时性要求高的场景，如视频会议、在线游戏、DNS查询。

3. 原始套接字 (SOCK_RAW)

协议：允许直接访问和操作底层协议（如IP、ICMP）。
特点：可以构造自定义的数据包或读取网络上的原始数据包。主要用于网络诊断（如Ping命令）和网络安全工具开发（如Wireshark、Nmap）。

4. Unix域套接字 (Unix Domain Socket)

协议：不基于TCP/UDP网络协议，专门用于同一台设备上不同进程间的通信（IPC）。
特点：效率极高，比网络套接字更快。通常通过文件系统中的一个文件来表示（例如 /var/run/docker.sock）。常用于数据库（如MySQL）、Docker守护进程等高性能本地通信。

二、再来认识一下UDP

UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是 TCP 的"简单粗暴"版兄弟。用一句话概括：它是"只管发，不管到"的明信片服务。

1. 核心特性（对比 TCP ）

特性	UDP	TCP
连接状态	无连接（直接发）	面向连接（先握手）
可靠性	不可靠（发完就忘）	可靠（确认+重传）
顺序保证	不保证（可能乱序）	保证按序到达
数据边界	有边界（数据报）	无边界（字节流）
速度	快（无开销）	慢（握手、确认、拥塞控制）
头部大小	8 字节	20-60 字节
流量控制	无	有
拥塞控制	无	有
单次发送上限	约 64KB	无限制（流式）

三、UDP编程

1. 服务端

所需类型：

c 复制代码

int _sockfd;				//创建套接字对应的文件描述符
uint_16t _port;				//端口号
string _ip;					//服务端的IP地址		bind 0 表示绑定任意地址
bool _isrunning;			//判断服务端是否在进行

示例：最简单的UDP服务端（接收数据并回显 ）
这里我用的是xshell

powershell 复制代码

// udp_server.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    struct sockaddr_in addr = {.sin_family = AF_INET, .sin_port = htons(8888), .sin_addr.s_addr = INADDR_ANY};
    bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));

    char buf[1024];
    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t len = sizeof(client_addr);
    recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, &len);
    printf("收到: %s\n", buf);
    sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, len);
    close(sockfd);
    return 0;
}

2. 客户端

powershell 复制代码

// client.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    struct sockaddr_in server_addr = {.sin_family = AF_INET, .sin_port = htons(8888)};
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &server_addr.sin_addr);

    char *msg = "Hello UDP";
    sendto(sockfd, msg, strlen(msg), 0, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));

    char buf[1024];
    socklen_t len = sizeof(server_addr);
    recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&server_addr, &len);
    printf("收到回复: %s\n", buf);
    close(sockfd);
    return 0;
}

实施步骤

1.连接并确认环境

bash 复制代码

# 连上后确认 GCC 是否安装
gcc --version

# 如果没有，安装 GCC（Ubuntu/Debian 用 apt，CentOS 用 yum）
sudo apt update && sudo apt install gcc -y   # Ubuntu/Debian

# sudo yum install gcc -y                    # CentOS/RedHat

这里不懂的可以看前面的博客文章：https://blog.csdn.net/2502_91546643/article/details/160417745?spm=1011.2415.3001.10575&sharefrom=mp_manage_link

2. 创建代码文件

touch：先创建一个空白文件
vim 文件名：
- 如果文件不存在，就自动帮你新建一个空文件，并直接进入编辑；
- 如果文件已存在，就直接进入编辑

bash 复制代码

# 创建两个文件		//这里用touch
touch udp_server.c udp_client.c

3. 写入代码（代码在上面）

bash 复制代码

#因为上面已经创建了这两个文件，所以是直接进入编辑
vim udp_server.c
vim udp_client.c

按i进入编辑模式，按ESC退回命令模式，在输入:wq保存退出

4. 编译

bash 复制代码

# 生成服务端和客户端程序
gcc udp_server.c -o server
gcc udp_client.c -o client

5. 运行测试

bash 复制代码

./udp_server & ./udp_client		//这是只有一个Xhsell窗口的情况下

6. 运行结果

7.可能遇到的问题

问题1：端口被占用

bash 复制代码

# 换个端口，修改代码里的 8888 为其他数字（如 9999）
# 改完重新编译

问题2：收不到数据

bash 复制代码

# 检查防火墙（云服务器安全组要放行 UDP 端口）
sudo ufw status          # 查看防火墙状态
sudo ufw allow 8888/udp  # 开放 UDP 8888 端口

# 如果是云服务器（阿里云/腾讯云等），还需要在控制台安全组规则中放行 UDP 8888

问题3：想停掉后台服务端

bash 复制代码

# 查找进程并杀掉
ps aux | grep server
kill <进程ID>

7. 验证是否通过

即上面的运行结果：

8. 测试脚本

（1）创建一个 test.sh 文件

bash 复制代码

touch test.sh

（2）对test.sh文件进行编辑：

bash 复制代码

vim test.sh

输入以下内容：

bash 复制代码

gcc udp_server.c -o server && gcc udp_client.c -o client
echo "编译成功，请运行 ./server 和 ./client"

（3）赋予执行权限（普通用户没有该执行权限）

赋予权限前：

赋予权限后：输入chmod +x test.sh