Socket的UDP协议在erlang中的实现

现在我们看看UDP协议(User Datagram Protocol&＃xff0c;用户数据报协议)。使用UDP&＃xff0c;互联网上的机器之间可以互相发送小段的数据&＃xff0c;叫做数据报。UDP数据报是不可靠的&＃xff0c;这意味着如果客户端发送一系列的UDP数据报到服务器&＃xff0c;收到的数据报顺序可能是错误的。不过收到的数据报肯定是正确的。大的数据报会被分为多个小的分片&＃xff0c;IP协议负责重新组装这些分片&＃xff0c;并最终交付给应用。

UDP是无连接的协议&＃xff0c;这意味着客户端无需连接服务器即可发送消息。这也意味着程序更加适于大量客户端收发小的消息报文。

在Erlang中编写UDP客户端和服务器比TCP时更简单&＃xff0c;因为我们无需管理连接。

1   简单的UDP服务器和客户端

首先&＃xff0c;我们看看服务器&＃xff0c;一个通用的服务器样式如下:

1 server(Port) ->
2 {ok,Socket} &＃61; gen_udp:open(Port,[binary]),
3 loop(Socket).
4
5 loop(Socket) ->
6 receive
7 {udp,Socket,Host,Port,Bin} ->
8 BinReply &＃61; ... ,
9 gen_udp:send(Socket,Host,Port,BinReply),
10 loop(Socket)
11 end.

View Code

这里比TCP协议的例子更简单&＃xff0c;因为我们至少不需要关心连接关闭的消息。注意我们以二进制方式打开socket&＃xff0c;驱动也会以二进制数据的形式将报文发送到应用。

注意客户端。这里有个简单的客户端。它仅仅打开UDP socket&＃xff0c;发送消息到服务器&＃xff0c;等待响应(或超时)&＃xff0c;然后关闭socket并返回从服务器接收到的值。

client(Request) ->{ok,Socket} &＃61; gen_udp:open(0,[binary]),ok &＃61; gen_udp:send(Socket,"localhost",4000,Request),Value &＃61; receive{udp,Socket,_,_,Bin} ->{ok,Bin}after 2000 ->errorend,gen_udp:close(Socket),Value

View Code

我们必须拥有一个超时&＃xff0c;否则UDP的不可靠会让我们永远得不到响应。

2   一个UDP阶乘服务器

我们可以很容易的构造一个UDP的阶乘服务器。代码模仿前一节。

-module(upd_test).
-export([start_server/0,client/1]).start_server() ->spawn(fun() -> server(4000) end).

View Code

%% 服务器

server(Port) ->{ok,Socket}&＃61;gen_udp:open(Port,,[binary]),io:format("server opened socket:~p~n",[Socket]),loop(Socket).loop(Socket) ->receive{udp,Socket,Host,Port,Bin} &＃61;Msg ->io:format("server received:~p~n",[Msg]),N&＃61;binary_to_term(Bin),Fac&＃61;fac(N),gen_udp:send(Socket,Host,Port,term_to_binary(Fac)),loop(Socket)end.fac(0) -> 1;
fac(N) -> N*fac(N-1).

View Code

%% 客户端

client(N) ->{ok,Socket} &＃61; gen_upd:open(0,[binary]),io:format("client opened socket&＃61;~p~n",[Socket]),ok&＃61;gen_udp:send(Socket,"localhost",4000,term_to_binary(N)),Value&＃61;receive{udp,Socket,_,_,Bin}&＃61;Msg ->io:format("client received:~p~n",[Msg]),binary_to_term(Bin)after 2000 ->0end,gen_udp:close(Socket),Value

View Code

注意我增加了一些打印语句&＃xff0c;所以我们可以看到程序执行的过程。我一般是开发阶段加很多打印语句&＃xff0c;而在工作正常后就注释掉了。

现在让我们运行例子&＃xff0c;首先启动服务器:

1> udp_test:start_server().
server opened socket:#Port<0.106>
<0.34.0>

这会在后台运行&＃xff0c;所以我们发出一个客户端请求:

2> udp_test:client(40).
client opened socket&＃61;#Port<0.105>
server received:{udp,#Port<0.106>,{127,0,0,1},32785,<<131,97,40>>}
client received:{udp,#Port<0.105>,{127,0,0,1},4000,<<131,110,20,0,0,0,0,0,64,37,5,255,100,222,15,8,126,242,199,132,27,232,234,142>>}
815915283247897734345611269596115894272000000000

3   UDP的附加注释

我们必须注意的是UDP是无连接的协议&＃xff0c;也就四海服务器无法拒绝客户端发送数据&＃xff0c;甚至不知道客户端是谁。

大个的UDP报文会被切分成多个分片分别在网络上传输。分片发生在数据报长度大于最大传输单元(MTU)时&＃xff0c;以确保通过路由器等网络设备以后仍然可以到达。一般的测量方法是开始于一个足够小的包(比如500字节)&＃xff0c;然后逐渐增加&＃xff0c;直到发现MTU为止。如果在某一点发现数据报被丢弃了&＃xff0c;那么&＃xff0c;你就直到可以传输的最大报文长度了。

一个UDP数据报可以被传输两次&＃xff0c;所以你必须小心的编码以防备这个事。因为他可能会对同一个请求的第二次出现而再做一次响应。想要防止&＃xff0c;我们可以修改客户端代码来在每个请求中加一个唯一引用&＃xff0c;并且检查响应中的这个唯一引用。想要生成一个唯一引用&＃xff0c;我们可以用Erlang BIF的 make_ref &＃xff0c;就会生成一个全局唯一引用。远程过程调用现在可以这样写:

client(Request) ->{ok,Socket} &＃61; gen_udp:open(0,[binary]),Ref&＃61;make_ref(),B1&＃61;term_to_binary({Ref,Request}),ok&＃61;gen_udp:send(Socket,"localhost",4000,B1),wait_for_ref(Socket,Ref).wait_for_ref(Socket,Ref) ->receive{udp,Socket,_,_,Bin} ->case binary_to_term(Bin) of{Ref,Val} ->Val;{_SomeOtherRef,_} ->wait_for_ref(Socket,Ref)end;after 1000 ->...end.

View Code

 ps&＃xff1a;这里它相当于加上了个ref的唯一值&＃xff0c;去检查clinet返回响应的做校验.