UICIUDP实现及与TCP的比较

### UICI UDP 实现及与 TCP 的比较 #### 1. UICI UDP 基础及请求 - 回复 - 确认协议 在使用 UICI UDP 时，为了确保请求的唯一性，一种可行的方法是使用包含进程 ID 和序列号的结构。客户端将序列号初始化为 1，并为每个新请求递增该序列号。只要序列号和进程 ID 不溢出，这种方法就能正常工作。由于进程 ID 是以字符串形式发送，而非原始二进制形式，所以序列号也可以采用相同的方式发送。发送的字符串由序列号、空格和进程 ID 组成，服务器会解析该字符串以分离这两个值。若数据以原始形式而非字符串形式发送，当客户端和服务器的字节序（大端序与小端序）不同时，需要特别处理，除非这些值仅用于保证唯一性。 请求 - 回复 - 确认协议的服务器端更为复杂。服务器必须保留每个回复的副本，直到收到相应的确认信息。若客户端因崩溃等原因未能发送确认信息，服务器可能会永远保留该信息。因此，面向连接的通信更适合此类通信。TCP 通过使用请求 - 回复 - 确认协议（包括否定确认和流量控制）实现可靠通信，该协议经过优化以实现良好的性能。 #### 2. UICI UDP 函数实现 UICI UDP 函数使用与 UICI TCP 函数相同的名称解析函数 `addr2name` 和 `name2addr`。在使用 UICI UDP 时，需将源代码与 `uiciname.c` 一起编译。 ##### 2.1 `u_openudp` 函数实现 `u_openudp` 函数以端口号为参数，创建一个用于 UDP 通信的无连接套接字。若成功创建通信端点，该函数将返回一个文件描述符。服务器调用 `u_openudp` 时，会将其知名端口作为参数；客户端通常将参数设为 0，表示允许系统在必要时选择一个临时端口。若发生错误，`u_openudp` 函数将返回 -1 并设置 `errno`。 以下是 `u_openudp` 函数的实现代码： ```c #include <errno.h> #include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include "restart.h" #include "uiciudp.h" int u_openudp(u_port_t port) { int error; int one = 1; struct sockaddr_in server; int sock; if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1) return -1; if (setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &one, sizeof(one)) == -1) { error = errno; r_close(sock); errno = error; return -1; } if (port > 0) { server.sin_family = AF_INET; server.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); server.sin_port = htons((short)port); if (bind(sock, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server)) == -1) { error = errno; r_close(sock); errno = error; return -1; } } return sock; } ``` 与 `u_open` 相比，`u_openudp` 仅在端口号大于 0 时调用 `bind` 函数，因为只有服务器需要将套接字绑定到特定端口。此外，使用 UDP 时无需担心 `SIGPIPE` 信号。向管道（或 TCP 套接字）写入数据时，若没有活动的读取器，会生成 `SIGPIPE` 信号；而 UDP 不提供有关活动接收器的信息，当 UDP 数据报成功复制到网络子系统的缓冲区时，即认为已正确发送。即使应用程序将数据报发送到未等待接收的目的地，UDP 也不会检测到错误，因此发送操作不会生成 `SIGPIPE` 信号。 ##### 2.2 `sendto` 函数 POSIX `sendto` 函数将数据作为单个数据报进行传输，若成功，将返回传输的字节数。但 `sendto` 仅检查本地错误，成功并不意味着接收方实际收到了数据。 `sendto` 函数的前三个参数与 `read` 和 `write` 函数的参数含义相同。`socket` 参数保存先前通过调用 `socket` 函数打开的文件描述符；`message` 参数包含要发送的数据；`length` 是要发送的字节数。`flags` 参数允许使用特殊选项，但此处未使用，因此该值始终为 0。`dest_addr` 参数指向一个填充了目的地信息的结构，包括远程主机地址和远程端口号。由于使用的是 Internet 域，`*dest_addr` 是一个 `struct sockaddr_in` 结构，`dest_len` 是该结构的大小。 `sendto` 函数的原型如下： ```c #include <sys/socket.h> ssize_t sendto(int socket, const void *message, size_t length, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t dest_len); ``` 若成功，`sendto` 返回发送的字节数；若失败，返回 -1 并设置 `errno`。以下是未连接套接字使用 `sendto` 时的强制错误列表： | errno | 原因 | | ---- | ---- | | EAFNOSUPPORT | 地址族不能与此套接字一起使用 | | EAGAIN 或 EWOULDBLOCK | 设置了 O_NONBLOCK 且操作会阻塞 | | EBADF | socket 参数不是有效的文件描述符 | | EINTR | 在传输任何数据之前，sendto 被中断 | | EMSGSIZE | 消息太大，无法按照套接字的要求一次性发送 | | ENOTSOCK | socket 不引用套接字 | | EOPNOTSUPP | 指定的标志不支持此类型的套接字 | `sendto` 函数可用于连接到特定目的地主机和端口的套接字，但它仍根据 `*dest_addr` 结构中的信息确定目的地主机和端口号，与连接状态无关。若在尚未绑定源端口的套接字上使用 `sendto`，网络子系统会分配一个未使用的临时端口并将其与套接字绑定。从该套接字发出的数据报会包含端口号和源主机地址以及数据，以便远程主机进行回复。 ##### 2.3 `u_sendto` 和 `u_sendtohost` 函数实现 UICI UDP 库提供了两个用于发送消息的函数：`u_sendto` 和 `u_sendtohost`。 `u_sendtohost` 函数以目标主机名和端口号为参数，用于发起与远程主机的通信。`u_sendto` 函数使用先前调用 `u_recvfrom` 填充的 `u_buf_t` 结构，该结构用于回复消息。 以下是这两个函数的实现代码： ```c #include <errno.h> #include <sys/socket.h> #include "uiciname.h" #include "uiciudp.h" ssize_t u_sendto(int fd, void *buf, size_t nbytes, u_buf_t *ubufp) { int len; struct sockaddr *remotep; int retval; len = sizeof(struct sockaddr_in); remotep = (struct sockaddr *)ubufp; while (((retval = sendto(fd, buf, nbytes, 0, remotep, len)) == -1) && (errno == EINTR)) ; return retval; } ssize_t u_sendtohost(int fd, void *buf, size_t nbytes, char *hostn, u_port_t port) { struct sockaddr_in remote; if (name2addr(hostn, &(remote.sin_addr.s_addr)) == -1) { errno = EINVAL; return -1; } remote.sin_port = htons((short)port); remote.sin_family = AF_INET; return u_sendto(fd, buf, nbytes, &remote); } ``` `u_sendto` 函数与 `sendto` 函数几乎相同，只是若被信号中断，`u