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在網(wǎng)絡(luò)通信的世界中，UDP是一種重要的傳輸協(xié)議之一。與TCP相比，UDP具有傳輸速度快、協(xié)議輕量、不需要連接等特點。因此，UDP被廣泛應(yīng)用于音視頻傳輸、游戲等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景中。那么，在Linux操作系統(tǒng)下，UDP包是如何發(fā)出來的呢？本文將對Linux下的UDP發(fā)包機制進行探討，進一步了解如何加速網(wǎng)絡(luò)傳輸。
十載來，創(chuàng)新互聯(lián)建站不忘初心，以網(wǎng)站建設(shè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)服務(wù)標桿為目標，不斷提升技術(shù)設(shè)計服務(wù)水平，幫助客戶在互聯(lián)網(wǎng)推廣自己的產(chǎn)品、服務(wù)和品牌，為客戶創(chuàng)造價值從而實現(xiàn)自身價值！
UDP包的發(fā)送方式
Linux操作系統(tǒng)中，UDP包的發(fā)送是通過向內(nèi)核發(fā)送一個數(shù)據(jù)報請求，由內(nèi)核進行數(shù)據(jù)處理并最終發(fā)送UDP包給目標機器。我們可以使用用戶層的應(yīng)用程序進行UDP包發(fā)送，比如使用基于socket的編程接口，編寫一段簡單的UDP發(fā)送代碼：
“`
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int mn() {
int fd;
struct sockaddr_in dest;
socklen_t len;
char *msg = “Hello, UDP!”;
if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0))
perror(“socket”);
return -1;
}
memset(&dest, 0, sizeof(dest));
dest.sin_family = AF_INET;
dest.sin_addr.s_addr = inet_addr(“192.168.1.101”);
dest.sin_port = htons(7777);
len = sizeof(dest);
sendto(fd, msg, strlen(msg) + 1, 0, (struct sockaddr *)&dest, len);
close(fd);
return 0;
}
“`
通過代碼可以看出，主要的發(fā)送接口是sendto()，它的參數(shù)包括：套接字描述符，數(shù)據(jù)指針，數(shù)據(jù)長度等等。通過該接口，我們就可以向目標機器發(fā)送UDP數(shù)據(jù)包了。
UDP包的發(fā)送過程
發(fā)送UDP包的過程中，實際上是將數(shù)據(jù)從用戶層拷貝到內(nèi)核層，并填充一些額外的信息（如端口號、IP地址、校驗和等），最終發(fā)送出去。為了更好地理解這個過程，我們可以通過Linux的strace命令來追蹤sendto接口的調(diào)用情況。具體操作如下：
使用ps命令得到當前程序的PID：
“`
$ ps -ef | grep udp_send
root 22180 22128 0 11:40 pts/0 00:00:00 ./udp_send
“`
使用strace跟蹤該進程的系統(tǒng)調(diào)用：
“`
$ strace -f -e trace=sendto ./udp_send
sendto(3, “Hello, UDP!”, 12, 0, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(7777), sin_addr=inet_addr(“192.168.1.101”)}, 16) = 12
“`
我們可以發(fā)現(xiàn)，sendto調(diào)用的參數(shù)已經(jīng)被打印出來了。其中，之一個參數(shù)3代表套接字描述符，第二個參數(shù)為數(shù)據(jù)指針，長度為12（多了一個結(jié)束符），第三個參數(shù)為標志位0，最后的參數(shù)是目標機器的IP地址和端口號。
在數(shù)據(jù)處理過程中，內(nèi)核會根據(jù)協(xié)議的不同，選擇不同的協(xié)議處理函數(shù)。例如，在處理UDP包時，內(nèi)核會調(diào)用udp_sendmsg函數(shù)。該函數(shù)會根據(jù)目標地址的IP和端口號，找到與該主機相連的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。如果目標機器不在同一局域網(wǎng)內(nèi)，內(nèi)核還會將數(shù)據(jù)包通過默認路由器發(fā)送到目標機器。
加速網(wǎng)絡(luò)傳輸
由上可知，發(fā)送UDP包的主要因素有兩個：數(shù)據(jù)拷貝和協(xié)議處理。對于大型數(shù)據(jù)包，由于數(shù)據(jù)量較大，內(nèi)核需要對其進行重復(fù)拷貝，導(dǎo)致整個發(fā)送過程變慢。因此，如何減少數(shù)據(jù)拷貝是提升發(fā)送速度的重要方式之一。
為解決這個問題，Linux內(nèi)核提供了一種基于零復(fù)制（zero-copy）的技術(shù)——“sendfile”。通過該技術(shù)，應(yīng)用程序可以將數(shù)據(jù)從文件描述符中直接傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)套接字中，避免了內(nèi)核從用戶空間到內(nèi)核空間的重復(fù)拷貝。同時，與普通數(shù)據(jù)拷貝方式相比，sendfile 可以更快地將大型數(shù)據(jù)包送到網(wǎng)絡(luò)中，提供網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男省?/p>
除了零拷貝技術(shù)外，其他技術(shù)也對加快UDP傳輸速度有一定的幫助，比如：
– 多個線程同時發(fā)送UDP包；
– 增大內(nèi)核緩沖區(qū)大小，減少對內(nèi)核的干擾；
– 合理節(jié)約系統(tǒng)資源，避免CPU過載。
結(jié)語
相關(guān)問題拓展閱讀：
- 關(guān)于linux下udp廣播包
- linux 下用socket 文件傳輸問題(UDP)
關(guān)于linux下udp廣播包
你有沒確認你的2網(wǎng)段的廣播包有發(fā)出去? 你看看你的默認路由,這有關(guān)系呢.
你確認你的廣播包在eth0和wlan0上都發(fā)出了嗎？我估計只閉雀在游態(tài)輪eth0上發(fā)了。
教你一個神信辦法確認,在linux上使用tcpdump 抓包：
tcpdump -i eth0
tcpdump -i wlan0
你好
我現(xiàn)在寬叢虛擬機linux
發(fā)送廣播
在win接收不到廣播。
win發(fā)送廣播虛擬機慎嫌櫻者頌linux能接收到，請問一下，怎么回事啊。
linux 下用socket 文件傳輸問題(UDP)
你傳輸文本的時候用的什么函數(shù)阿？send/recv?還是sendto/recvfrom？或者直接read/write？
文納前件不是一樣的？只不過需要自己擬定一如蘆個協(xié)議，比如先發(fā)送文件大小，然后把文件打開了往里放不就好了，沒有難度洞橡清吧
要下班了，時間急，不寫代碼了先給你一個思路
實現(xiàn)最簡單的udp socket 模型，實現(xiàn)發(fā)送一個字符串。
實現(xiàn)一個侍運橡簡單的打開文件，讀取文件的例子，如用fgets(),類似的函數(shù)有很多，然后再把讀取的文件內(nèi)容忘另一個文件里寫(相關(guān)函數(shù)fopen(),write(),read())。
把上面兩個函數(shù)結(jié)合到一起，在客戶端實現(xiàn)打開要傳送的文件，按一定的大小讀取，讀取后調(diào)用sendto（）發(fā)送到服務(wù)器端。在服務(wù)器端創(chuàng)建一個文件，然后調(diào)用recvfrom（）接受客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，向來是創(chuàng)建的那個文件中寫。
下面是改好的udp發(fā)送文件的例子。
服務(wù)器端程序的編譯
gcc -o file_server file_server
客戶端程序的編譯
gcc -o file_client file_client.c
服務(wù)器程序和客戶端程應(yīng)當分別運行在2臺計算機上.
服務(wù)器端程序的運行,在一個計算機的終端執(zhí)行
./file_server
客戶端程序的運行,在另一個計算機的終端中執(zhí)行
./file_client 運行服務(wù)器程序的計算機的IP地址
根據(jù)提示輸入要傳輸?shù)姆?wù)器上的文件，該文件在服務(wù)器的運行目錄上
在實際編程和測試中,可以用2個終端代替2個計算機,這樣就可以在一臺計算機上測試網(wǎng)絡(luò)程序,
服務(wù)器端程序的運行,在一個終端執(zhí)行
./file_server
客戶端程序的運行,在另一個終端中執(zhí)行
./file_client 127.0.0.1
說明: 任何計算機都可以通過127.0.0.1訪問自己. 也可以用計算機的實際IP地址代替127.0.0.1
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// file_server.c 文件傳輸順序服務(wù)器示例
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//本文件是服務(wù)器的代碼
#include // for sockaddr_in
#include // for socket
#include // for socket
#include// for printf
#include// for exit
#include// for bzero
/*
#include
#include
#include
#include
*/
#define HELLO_WORLD_SERVER_PORT
#define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE 20
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512
int main(int argc, char **argv)
{
//設(shè)置一個socket地址老旁結(jié)構(gòu)server_addr,代表服務(wù)器internet地址, 端口
struct sockaddr_in server_addr， pcliaddr;
bzero(&server_addr,sizeof(server_addr)); //把一段內(nèi)存區(qū)的內(nèi)容全部設(shè)置為0
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port = htons(HELLO_WORLD_SERVER_PORT);
//創(chuàng)建用于internet的據(jù)報套接字（UDPt,用server_socket代表服務(wù)器socket
// 創(chuàng)建數(shù)據(jù)報套接悄碧字（UDP）
int server_socket = socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if( server_socket FILE_NAME_MAX_SIZE?FILE_NAME_MAX_SIZE:strlen(buffer));
//int fp = open(file_name, O_RDON);
//if( fp 0)
while( (file_block_length = fread(buffer,sizeof(char),BUFFER_SIZE,fp))>0)
{
printf(“file_block_length = %d\n”,file_block_length);
//發(fā)送buffer中的字符串到new_server_socket,實際是給客戶端
if(send(new_server_socket,buffer,file_block_length,0) // for sockaddr_in
#include // for socket
#include // for socket
#include// for printf
#include// for exit
#include// for bzero
/*
#include
#include
#include
#include
*/
#define HELLO_WORLD_SERVER_PORT
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512
int main(int argc, char **argv)
{
if (argc != 2)
{
printf(“Usage: ./%s ServerIPAddress\n”,argv);
exit(1);
}
//設(shè)置一個socket地址結(jié)構(gòu)client_addr,代表客戶機internet地址, 端口
struct sockaddr_in client_addr;
bzero(&client_addr,sizeof(client_addr)); //把一段內(nèi)存區(qū)的內(nèi)容全部設(shè)置為0
client_addr.sin_family = AF_INET; //internet協(xié)議族
client_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);//INADDR_ANY表示自動獲取本機地址
client_addr.sin_port = htons(0); //0表示讓系統(tǒng)自動分配一個空閑端口
//創(chuàng)建用于internet的流協(xié)議(TCP)socket,用client_socket代表客戶機socket
int client_socket = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if( client_socket BUFFER_SIZE?BUFFER_SIZE:strlen(file_name));
//向服務(wù)器發(fā)送buffer中的數(shù)據(jù)
socklen_t n = sizeof(server_addr) ;
sendto(client_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0,(struct sockaddr*)&server_addr,n);
// int fp = open(file_name, O_WRON|O_CREAT);
// if( fp // for sockaddr_in
#include // for socket
#include // for socket
#include// for printf
#include// for exit
#include// for bzero
/*
#include
#include
#include
#include
*/
#define HELLO_WORLD_SERVER_PORT
#define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE 20
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512
int main(int argc, char **argv)
{
//設(shè)置一個socket地址結(jié)構(gòu)server_addr,代表服務(wù)器internet地址, 端口
struct sockaddr_in server_addr;
bzero(&server_addr,sizeof(server_addr)); //把一段內(nèi)存區(qū)的內(nèi)容全部設(shè)置為0
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port = htons(HELLO_WORLD_SERVER_PORT);
//創(chuàng)建用于internet的流協(xié)議(TCP)socket,用server_socket代表服務(wù)器socket
int server_socket = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
if( server_socket FILE_NAME_MAX_SIZE?FILE_NAME_MAX_SIZE:strlen(buffer));
//int fp = open(file_name, O_RDON);
//if( fp 0)
while( (file_block_length = fread(buffer,sizeof(char),BUFFER_SIZE,fp))>0)
{
printf(“file_block_length = %d\n”,file_block_length);
//發(fā)送buffer中的字符串到new_server_socket,實際是給客戶端
if(send(new_server_socket,buffer,file_block_length,0) // for sockaddr_in
#include // for socket
#include // for socket
#include// for printf
#include// for exit
#include// for bzero
/*
#include
#include
#include
#include
*/
#define HELLO_WORLD_SERVER_PORT
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512
int main(int argc, char **argv)
{
if (argc != 2)
{
printf(“Usage: ./%s ServerIPAddress\n”,argv);
exit(1);
}
//設(shè)置一個socket地址結(jié)構(gòu)client_addr,代表客戶機internet地址, 端口
struct sockaddr_in client_addr;
bzero(&client_addr,sizeof(client_addr)); //把一段內(nèi)存區(qū)的內(nèi)容全部設(shè)置為0
client_addr.sin_family = AF_INET; //internet協(xié)議族
client_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);//INADDR_ANY表示自動獲取本機地址
client_addr.sin_port = htons(0); //0表示讓系統(tǒng)自動分配一個空閑端口
//創(chuàng)建用于internet的流協(xié)議(TCP)socket,用client_socket代表客戶機socket
int client_socket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if( client_socket BUFFER_SIZE?BUFFER_SIZE:strlen(file_name));
//向服務(wù)器發(fā)送buffer中的數(shù)據(jù)
send(client_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0);
// int fp = open(file_name, O_WRON|O_CREAT);
// if( fp
FILE * fp = fopen(file_name,”w”);
if(NULL == fp )
{
printf(“File:\t%s Can Not Open To Write\n”, file_name);
exit(1);
}
//從服務(wù)器接收數(shù)據(jù)到buffer中
bzero(buffer,BUFFER_SIZE);
int length = 0;
while( length = recv(client_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0))
{
if(length
{
printf(“Recieve Data From Server %s Failed!\n”, argv);
break;
}
//int write_length = write(fp, buffer,length);
int write_length = fwrite(buffer,sizeof(char),length,fp);
if (write_length
{
printf(“File:\t%s Write Failed\n”, file_name);
break;
}
bzero(buffer,BUFFER_SIZE);
}
printf(“Recieve File:\t %s From Server Finished\n”,file_name, argv);
close(fp);
//關(guān)閉socket
close(client_socket);
return 0;
}
香港服務(wù)器選創(chuàng)新互聯(lián)，2H2G首月10元開通。
創(chuàng)新互聯(lián)（www.cdcxhl.com）互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商,擁有超過10年的服務(wù)器租用、服務(wù)器托管、云服務(wù)器、虛擬主機、網(wǎng)站系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗。專業(yè)提供云主機、虛擬主機、域名注冊、VPS主機、云服務(wù)器、香港云服務(wù)器、免備案服務(wù)器等。
本文標題：探秘Linux下UDP發(fā)包機制，加速網(wǎng)絡(luò)傳輸！(linuxudp發(fā)包)
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