网络编程：UDP connect连接

UDP connect的作用

UDP connect函数的调用，并不会引起像TCP连接那样，和服务器目标端网络交互，并不会触发所谓的“握手”报文发送和应答。

UDP套接字进行connect操作其主要是为了让应用程序能够接受“异步错误”的信息。

在udp编程中，如果不调用connect操作的客户端，在服务端不开启的情况下，客户端是不会报错的，程序智慧阻塞在recvfrom上，等待返回（或超时）。

当对UDP套接字进行connect操作，将UDP套接字建立了“上下文”，该套接字和服务器端的地址和端口产生了关系，正是这种绑定关系给操作系统内核必要的信息，能够将操作系统内核收到的信息和对应的套接字进行关联。

• 如果我们不进行 connect 操作，建立（UDP 套接字——目的地址 + 端口）之间的映射关系，操作系统内核就没有办法把 ICMP 不可达的信息和 UDP 套接字进行关联，也就没有办法将 ICMP 信息通知给应用程序。
• 如果我们进行了 connect 操作，帮助操作系统内核从容建立了（UDP 套接字——目的地址 + 端口）之间的映射关系，当收到一个 ICMP 不可达报文时，操作系统内核可以从映射表中找出是哪个 UDP 套接字拥有该目的地址和端口，别忘了套接字在操作系统内部是全局唯一的，当我们在该套接字上再次调用 recvfrom 或 recv 方法时，就可以收到操作系统内核返回的“Connection Refused”的信息。(注：但我在本地编写UDP connect连接在只运行客户端的情况下，并未出现connect Refused信息，提供的源码可执行文件也并未出现该信息)

性能考虑

一般来说，，客户端通过connect绑定服务端的地址和端口，对UDP有一定程度的性能提升。

• 因为如果不使用 connect 方式，每次发送报文都会需要这样的过程：连接套接字→发送报文→断开套接字→连接套接字→发送报文→断开套接字 →………
• 如果使用 connect 方式，就会变成下面这样：连接套接字→发送报文→发送报文→……→最后断开套接字
  
  连接套接字是需要一定开销的，比如需要查找路由表信息。所以，UDP 客户端程序通过 connect 可以获得一定的性能提升。

编程实践

客户端：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>

#define MAXLINE 4096
#define SERV_PORT 43211

int main(int argc, char *argv[])
{
    if(argc != 2)
    {
        perror("usage: udpclient1 <IPaddress>");
        return -1;
    }

    int socket_fd;
    socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    inet_pton(AF_INET, argv[1], &server_addr.sin_addr);

    socklen_t server_len = sizeof(server_addr);

    if(connect(socket_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, server_len))
    {
        perror("connect failed");
        return -1;
    }

    struct sockaddr *reply_addr;
    reply_addr = malloc(server_len);

    char send_line[MAXLINE], recv_line[MAXLINE+1];
    socklen_t len;
    int n;

    while(fgets(send_line, MAXLINE, stdin) != NULL)
    {
        int i = strlen(send_line);
        if(send_line[i-1] == '\n')
        {
            send_line[i-1] = 0;
        }
        printf("now sending %s\n",send_line);
        size_t rt = sendto(socket_fd, send_line, strlen(send_line), 0,
            (struct sockaddr *)&server_addr, server_len);
        // size_t rt = send(socket_fd, send_line, sizeof(send_line), 0);
        if(rt < 0)
        {
            perror("sendto failed");
            return -1;
        }
        printf("send bytes: %zu \n", rt);

        len = 0;
        recv_line[0] = 0;
        n = recvfrom(socket_fd, recv_line, MAXLINE, 0,
            (struct sockaddr *)&reply_addr, &len);
        //n = recv(socket_fd, recv_line, MAXLINE, 0);
        if(n < 0)
        {
            perror("recvfrom failed");
            return -1;
        }
        recv_line[n] = 0;
        fputs(recv_line, stdout);
        fputs("\n",stdout);
    }
    exit(0);
}

服务端：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>

#define    SERV_PORT      43211
#define    MAXLINE        4096

static int count;

static void recvfrom_int(int signo)
{
    printf("\nrecevied %d datagrams\n",count);
    exit(0);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int socket_fd;
    socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    bind(socket_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));

    signal(SIGINT, recvfrom_int);

    char message[MAXLINE];
    message[0] = 0;
    count = 0;

    socklen_t client_len;
    struct sockaddr_in client_addr;
    client_len = sizeof(client_addr);

    int n = recvfrom(socket_fd, message, MAXLINE, 0,
        (struct sockaddr *)&client_addr, &client_len);
    if(n < 0)
    {
        perror("recvfrom failed");
        return -1;
    }
    message[n] = 0;
    printf("received %d byte:%s\n",n, message);

    if(connect(socket_fd, (struct sockaddr *)&client_addr, client_len))
    {
        perror("connect failed");
        return -1;
    }
    while(strncmp(message, "goodbye", 7) !=0 )
    {
        char send_line[MAXLINE];
        sprintf(send_line, "Hi,%s",message);

        size_t rt = send(socket_fd, send_line, strlen(send_line), 0);
        if(rt < 0)
        {
            perror("send failed");
            return -1;
        }
        printf("send bytes :%zu \n",rt);

        size_t rc = recv(socket_fd, message, MAXLINE, 0);
        if(rc < 0)
        {
            perror("recv failed");
        }
        count++;
    }
    exit(0);
}

运行效果：

当开两个客户端时(一个客户端已经与服务端建立连接，第二个客户端此时并连接不上去)

PS：不晓得，为何此时没有connect refuse的消息提示。