UDP编程与Socket

• 相关测试命令
  1. windows查找udp是否启动端口&＃xff1a;
     • netstart -anp udp | find "9999"
     • netstart -anbp udp | findstr 9999
  2. linux下发给服务端数据
     • echo "123abc" | nc -u 172.0.0.1 9999

UDP服务端编程

• UDP服务端编程流程
  

1. 创建socket对象。socket.SOCK_DGRAM
2. 绑定IP和Port,bind()方法
3. 传输数据
   • 接收数据&＃xff0c;socket.recvfrom(bufsize[,flags]),获得一个二元组(string,address)
   • 发送数据&＃xff0c;socket.sendto(string,address)发给某地址某信息
4. 释放资源

import logging
import sys
import socketlogging.basicConfig(format&＃61;"%(asctime)s %(threadName)s %(thread)d %(message)s",stream&＃61;sys.stdout,level&＃61;logging.INFO)server &＃61; socket.socket(type&＃61;socket.SOCK_DGRAM) #创建一个基于UDP的socket
server.bind(("127.0.0.1",3999)) #立即绑定一个udp端口
# data &＃61; server.recv(1024) #阻塞等待数据
data,radde &＃61; server.recvfrom(1024) #阻塞等待数据(value,(ip,port))
logging.info("{}-{}".format(radde,data))
server.sendto("{} server msg &＃61; {}".format(server.getsockname(),data).encode(),radde)
server.close()


• UDP客户端编写流程

  1. 创建socket对象。socket.SOCK_DGRAM
  2. 发送数据&＃xff0c;socket_sendto(string,address)发给某地址信息
  3. 接收数据&＃xff0c;socket.recvfrom(bufsize[,flags]),获得一个二元组(string,address)
  4. 释放资源

• 第一个版本

import logging
import sys
import socketlogging.basicConfig(format&＃61;"%(asctime)s %(threadName)s %(thread)d %(message)s",stream&＃61;sys.stdout,level&＃61;logging.INFO)client &＃61; socket.socket(type&＃61;socket.SOCK_DGRAM)
raddr &＃61; "127.0.0.1",3999
client.connect(raddr) #connect方法会自动分配一个本地的UDP地址&＃xff0c;和设置UDP的链接对象raddr地址
logging.info(client)
client.send(b"hello") #由于使用了connect方法&＃xff0c;所以不指定终端也能发送
client.sendto(b"why",raddr) #也可以使用指定地址发送
data,radde &＃61; client.recvfrom(1024)
logging.info("{}-{}".format(radde,data))
client.close()


• 第二个版本&＃xff0c;不使用connect指定目标

import logging
import sys
import socketlogging.basicConfig(format&＃61;"%(asctime)s %(threadName)s %(thread)d %(message)s",stream&＃61;sys.stdout,level&＃61;logging.INFO)client &＃61; socket.socket(type&＃61;socket.SOCK_DGRAM)
raddr &＃61; "127.0.0.1",3999
client.sendto(b"hello",raddr)
logging.info(client)
data,laddr &＃61; client.recvfrom(1024)
logging.info("{}-{}".format(data,laddr))
client.close()


• 注意&＃xff1a;UDP是无链接协议&＃xff0c;所以可以只有任何一端&＃xff0c;例如客户端数据发往服务端&＃xff0c;服务端存在与否无所谓。
• UDP编程中bind、connect、send、sendto、recv、recvfrom方法使用
• UDP的socket对象创建后&＃xff0c;是没有占用本地地址和端口的。

练习–UDP版本群聊

• 服务端代码

"""
author:xdd
date:2019-06-17 09:20
"""
import logging
import sys
import socket
import threading
import datetimelogging.basicConfig(format&＃61;"%(asctime)s %(threadName)s %(thread)d %(message)s",stream&＃61;sys.stdout,level&＃61;logging.INFO)class ChatUDPServer:def __init__(self,ip&＃61;"127.0.0.1",port&＃61;3999,timeout&＃61;10):self.socket &＃61; socket.socket(type &＃61; socket.SOCK_DGRAM)self.laddr &＃61; ip,portself.event &＃61; threading.Event()self.timeout &＃61; timeoutself.clients &＃61; {}def start(self):socket &＃61; self.socketsocket.bind(self.laddr)threading.Thread(target&＃61;self.run,name&＃61;"run").start()def run(self):socket &＃61; self.socketclients &＃61; self.clientswhile not self.event.is_set():try:data,raddr &＃61; socket.recvfrom(1024)except:continueutctime &＃61; datetime.datetime.now().timestamp()if data.strip() &＃61;&＃61; b"by": #如果用户自己发送by表示要退出self.clients.pop(raddr)continueclients[raddr] &＃61; utctimeif data.strip() &＃61;&＃61; b"^hh^": #如果是心跳&＃xff0c;就忽略continuemsg &＃61; "[{}] {}".format(raddr,data)logging.info(msg)outclient &＃61; [] #记录超时的链接地址for cr,tm in clients.items():if 0 <&＃61; utctime - tm <&＃61; self.timeout:socket.sendto(msg.encode(),cr)else:outclient.append(cr)for cr in outclient: #超时后删除self.clients.pop(cr)def stop(self):try:self.event.set()self.socket.close()finally:self.clients.clear()&＃64;classmethoddef main(cls):chserver &＃61; cls()chserver.start()while True:cmd &＃61; input(">>>>")if cmd.strip() &＃61;&＃61; "quit":chserver.stop()threading.Event().wait(1)breaklogging.info(threading.enumerate())logging.info(chserver.clients)ChatUDPServer.main()


• UDP版本客户端代码

"""
author:xdd
date:2019-06-17 10:26
"""import logging
import sys
import socket
import threadinglogging.basicConfig(format&＃61;"%(asctime)s %(thread)d %(threadName)s %(message)s",stream&＃61;sys.stdout,level&＃61;logging.INFO)class UdpClient:def __init__(self,ip&＃61;"127.0.0.1",prost &＃61; 3999,heartbeattime &＃61; 5):self.socket &＃61; socket.socket(type&＃61;socket.SOCK_DGRAM)self.raddr &＃61; ip,prostself.event &＃61; threading.Event()self.heartbeattime &＃61; heartbeattimedef start(self):self.socket.connect(self.raddr)self.send("hello")threading.Thread(target&＃61;self.heartbeat,name&＃61;"heartbeat").start()threading.Thread(target&＃61;self.run,name&＃61;"client").start()#发送心跳包&＃xff0c;保持链接def heartbeat(self):while not self.event.wait(self.heartbeattime):self.send("^hh^")logging.info("心跳结束")def run(self):while not self.event.is_set():try:data,raddr &＃61; self.socket.recvfrom(1024)except:continuelogging.info("[ {} msg ] {}".format(raddr,data))def send(self,msg):#发送消息socket &＃61; self.socketsocket.send(msg.encode())def stop(self):#停止self.event.set()self.socket.close()&＃64;classmethoddef main(cls):client &＃61; cls()client.start()while True:cmd &＃61; input(">>>")if cmd.strip() &＃61;&＃61; "quit":client.stop()breakelse:client.send(cmd)UdpClient.main()


1. 服务端代码
   • 增加心跳heartbeat机制或ack机制。这些机制同样可以用在TCP通信的时候。
   • 心跳&＃xff0c;就是一端定时发往另一端的信息&＃xff0c;一般每次数据越少越好。心跳时间间隔约定好就行。
   • ack即响应&＃xff0c;一端收到另一端的消息后返回的确认信息。

• 心跳机制
  1. 一般来说是客户端定时发往服务端的&＃xff0c;服务端并不需要ack回复客户端&＃xff0c;只需要记录该客户端还活着就行了。
  2. 如果是服务端定时发往客户端的&＃xff0c;一般需要客户端ack响应来表示活着&＃xff0c;如果没有收到ack的客户端&＃xff0c;服务端 移除其信息。这种实现较为复杂&＃xff0c;用的较少。
  3. 也可以双向都发心跳的&＃xff0c;用的更少。

UDP协议的应用

• UDP是无连接协议&＃xff0c;它基于以下假设&＃xff1a;
  1. 网络足够好
  2. 消息不会丢包
  3. 包不会乱序
• 但是&＃xff0c;即使是在局域网&＃xff0c;也不能保证不丢包&＃xff0c;而且包的到达不一定有序。
• 应用场景
  1. 视频、音频传输&＃xff0c;一般来说&＃xff0c;丢些包&＃xff0c;问题不大&＃xff0c;最多丢些图像、听不清话语&＃xff0c;可以重新发话语来解决。 海量采集数据&＃xff0c;例如传感器发来的数据&＃xff0c;丢几十、几百条数据也没有关系。
  2. DNS协议&＃xff0c;数据内容小&＃xff0c;一个包就能查询到结果&＃xff0c;不存在乱序&＃xff0c;丢包&＃xff0c;重新请求解析。
• 一般来说&＃xff0c;UDP性能优于TCP&＃xff0c;但是可靠性要求高的场合的还是要选择TCP协议。