UDP编程与Socket
2024-06-08 12:23:36
UDP编程与Socket
文章目录
- UDP编程与Socket
- UDP服务端编程
- 练习--UDP版本群聊
- UDP协议的应用
- 相关测试命令
- windows查找udp是否启动端口：
netstart -anp udp | find "9999"netstart -anbp udp | findstr 9999
- linux下发给服务端数据
echo "123abc" | nc -u 172.0.0.1 9999
- windows查找udp是否启动端口：
UDP服务端编程
- UDP服务端编程流程
- 创建socket对象。socket.SOCK_DGRAM
- 绑定IP和Port,bind()方法
- 传输数据
- 接收数据，socket.recvfrom(bufsize[,flags]),获得一个二元组(string,address)
- 发送数据，socket.sendto(string,address)发给某地址某信息
- 释放资源
import logging
import sys
import socketlogging.basicConfig(format="%(asctime)s %(threadName)s %(thread)d %(message)s",stream=sys.stdout,level=logging.INFO)server = socket.socket(type=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 = server.recv(1024) #阻塞等待数据
data,radde = server.recvfrom(1024) #阻塞等待数据(value,(ip,port))
logging.info("{}-{}".format(radde,data))
server.sendto("{} server msg = {}".format(server.getsockname(),data).encode(),radde)
server.close()
UDP客户端编写流程
- 创建socket对象。socket.SOCK_DGRAM
- 发送数据，socket_sendto(string,address)发给某地址信息
- 接收数据，socket.recvfrom(bufsize[,flags]),获得一个二元组(string,address)
- 释放资源
第一个版本
import logging
import sys
import socketlogging.basicConfig(format="%(asctime)s %(threadName)s %(thread)d %(message)s",stream=sys.stdout,level=logging.INFO)client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
raddr = "127.0.0.1",3999
client.connect(raddr) #connect方法会自动分配一个本地的UDP地址，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，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 = client.recvfrom(1024)
logging.info("{}-{}".format(radde,data))
client.close()
- 第二个版本，不使用connect指定目标
import logging
import sys
import socketlogging.basicConfig(format="%(asctime)s %(threadName)s %(thread)d %(message)s",stream=sys.stdout,level=logging.INFO)client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
raddr = "127.0.0.1",3999
client.sendto(b"hello",raddr)
logging.info(client)
data,laddr = client.recvfrom(1024)
logging.info("{}-{}".format(data,laddr))
client.close()
- 注意：UDP是无链接协议，所以可以只有任何一端，例如客户端数据发往服务端，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，是没有占用本地地址和端口的。
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| bind(laddr) | 可以指定本地地址和端口laddr,会立即占用，laddr为一个元组，(ip,prot) |
| connect(raddr) | 会随机分配一个本地的端口laddr,会绑定远端地址和端口raddr，raddr是个元组，(ip,prot) |
| sendto(msg,raddr) |
可以立即占用本地地址和端口laddr,并把数据发往指定远端。只有有了本地绑定的端口，sendto就可以向任何远端发送数据 msg #要发送的数据。bytes类型。 raddr#远端地址和端口组成的一个元组(ip，prot) |
| send(msg) |
需要和connect方法配合，可以使用已经从本地端口把数据发往raddr指定的远端 msg#需要发送的消息bytes类型 |
| recv(buffersize) | 要求一定要在占用了本地端口后，返回接受的数据,buffersize指定一个缓冲区大小 |
| recvfrom(buffersize) |
要求一定要占用了本地端口后，返回接收的数据和对端地址的二元组(msg,raddr) buffersize指定一个缓冲区大小。 |
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="%(asctime)s %(threadName)s %(thread)d %(message)s",stream=sys.stdout,level=logging.INFO)class ChatUDPServer:def __init__(self,ip="127.0.0.1",port=3999,timeout=10):self.socket = socket.socket(type = socket.SOCK_DGRAM)self.laddr = ip,portself.event = threading.Event()self.timeout = timeoutself.clients = {}def start(self):socket = self.socketsocket.bind(self.laddr)threading.Thread(target=self.run,name="run").start()def run(self):socket = self.socketclients = self.clientswhile not self.event.is_set():try:data,raddr = socket.recvfrom(1024)except:continueutctime = datetime.datetime.now().timestamp()if data.strip() == b"by": #如果用户自己发送by表示要退出self.clients.pop(raddr)continueclients[raddr] = utctimeif data.strip() == b"^hh^": #如果是心跳，就忽略continuemsg = "[{}] {}".format(raddr,data)logging.info(msg)outclient = [] #记录超时的链接地址for cr,tm in clients.items():if 0 <= utctime - tm <= 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()@classmethoddef main(cls):chserver = cls()chserver.start()while True:cmd = input(">>>>")if cmd.strip() == "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="%(asctime)s %(thread)d %(threadName)s %(message)s",stream=sys.stdout,level=logging.INFO)class UdpClient:def __init__(self,ip="127.0.0.1",prost = 3999,heartbeattime = 5):self.socket = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)self.raddr = ip,prostself.event = threading.Event()self.heartbeattime = heartbeattimedef start(self):self.socket.connect(self.raddr)self.send("hello")threading.Thread(target=self.heartbeat,name="heartbeat").start()threading.Thread(target=self.run,name="client").start()#发送心跳包，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 = self.socket.recvfrom(1024)except:continuelogging.info("[ {} msg ] {}".format(raddr,data))def send(self,msg):#发送消息socket = self.socketsocket.send(msg.encode())def stop(self):#停止self.event.set()self.socket.close()@classmethoddef main(cls):client = cls()client.start()while True:cmd = input(">>>")if cmd.strip() == "quit":client.stop()breakelse:client.send(cmd)UdpClient.main()
- 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，就是一端定时发往另一端的信息，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，一端收到另一端的消息后返回的确认信息。
- 心跳机制
- 一般来说是客户端定时发往服务端的，服务端并不需要ack回复客户端，只需要记录该客户端还活着就行了。
- 如果是服务端定时发往客户端的，一般需要客户端ack响应来表示活着，如果没有收到ack的客户端，服务端 移除其信息。这种实现较为复杂，用的较少。
- 也可以双向都发心跳的，用的更少。
UDP协议的应用
- UDP是无连接协议，它基于以下假设：
- 网络足够好
- 消息不会丢包
- 包不会乱序
- 但是，即使是在局域网，也不能保证不丢包，而且包的到达不一定有序。
- 应用场景
- 视频、音频传输，一般来说，丢些包，问题不大，最多丢些图像、听不清话语，可以重新发话语来解决。 海量采集数据，例如传感器发来的数据，丢几十、几百条数据也没有关系。
- DNS协议，数据内容小，一个包就能查询到结果，不存在乱序，丢包，重新请求解析。
- 一般来说，UDP性能优于TCP，但是可靠性要求高的场合的还是要选择TCP协议。
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