45網(wǎng)絡(luò)編程_UDP-創(chuàng)新互聯(lián)

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UDP編程：

>netstat -anp tcp | find "9998"?? #win下

#echo "123abc" | nc -u 127.0.0.1 9998

應(yīng)用：

無(wú)連接協(xié)議，基于如下假設(shè)：網(wǎng)絡(luò)足夠好、消息不會(huì)丟包、包不會(huì)亂序；

1、音頻、視頻傳輸，一般丟些包，問(wèn)題不大，最多丟些圖像、聽(tīng)不清說(shuō)話(huà)，再次說(shuō)話(huà)即可；

2、海量采集數(shù)據(jù)，如傳感器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，丟幾十、幾百條數(shù)據(jù)也沒(méi)關(guān)系；

3、DNS協(xié)議，數(shù)據(jù)內(nèi)容小，一個(gè)包就能查詢(xún)到結(jié)果，不存在亂序、丟包，重新請(qǐng)求解析；

注：

即使在LAN，也不能保證不丟包，且包的到達(dá)不一定有序；

一般來(lái)說(shuō)，UDP性能優(yōu)于TCP，但可靠性要求高的場(chǎng)合還是選擇用TCP；

QUIC，quick udp internet connection，google，是谷歌制定的一種基于UDP的低時(shí)延的互聯(lián)網(wǎng)傳輸層協(xié)議。在2016年11月國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)召開(kāi)了第一次QUIC工作組會(huì)議，受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。這也意味著QUIC開(kāi)始了它的標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程，成為新一代傳輸層協(xié)議；

UDP服務(wù)端編程步驟：

創(chuàng)建socket對(duì)象，sock=socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM);

綁定ip和port，bind()方法；

傳輸數(shù)據(jù)：

recvfrom(bufsize[,flags])，接收數(shù)據(jù)，獲取一個(gè)二元組(string,address)；

sendto(string,address)，發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送某信息給某地址；

釋放資源；

例：

import socket

sock = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)

addr = ('127.0.0.1', 9998)

sock.bind(addr)

data, clientaddr = sock.recvfrom(1024)

print(clientaddr)

msg = 'ack: {}'.format(data.decode())

sock.sendto(msg.encode(), clientaddr)

輸出：

('127.0.0.1', 9999)

例，ChatServerUdp：

ver1：

class ChatServerUdp:

def __init__(self, ip='127.0.0.1', port=9998):

self.sock = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)

self.addr = (ip, port)

self.event = threading.Event()

self.clients = set()?? #集合，去重，client主動(dòng)退出后要清此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

def start(self):

self.sock.bind(self.addr)

threading.Thread(target=self._recv, name='recv').start()

def stop(self):

for c in self.clients:?? #業(yè)務(wù)中udp的server關(guān)閉時(shí)不會(huì)通知client

self.sock.sendto(b'end', c)

self.sock.close()?? #udp的socket關(guān)閉很快，不會(huì)有很多垃圾

self.event.set()

def _recv(self):?? #_recv中使用多線(xiàn)程場(chǎng)景，在一對(duì)多情況下，server發(fā)送消息和接收消息出現(xiàn)不匹配時(shí)，用另一線(xiàn)程單獨(dú)處理發(fā)送數(shù)據(jù)，否則接收和發(fā)送是同步，只有等發(fā)送完才能繼續(xù)再次接收

while not self.event.is_set():

data, client = self.sock.recvfrom(1024)

data = data.strip().decode()

if data == 'quit':

self.clients.remove(client)

continue?? #關(guān)鍵，接收下個(gè)client的消息

self.clients.add(client)

print(self.clients)

msg = 'ack: {}'.format(data)

for c in self.clients:

self.sock.sendto(msg.encode(), c)

if __name__ == '__main__':

cs = ChatServerUdp()

cs.start()

myutils.show_threads()

例：

ver2：

增加ack和heartbeat機(jī)制；

心跳即一端定時(shí)發(fā)往另一端信息，一般每次發(fā)的數(shù)據(jù)越少越好，心跳時(shí)間間隔約定好就行，ack響應(yīng)，一端收到另一端的消息后返回的信息；

心跳包設(shè)計(jì)：

c主動(dòng)，一般由client發(fā)hb-->server，server并不需要發(fā)ack-->client，只需要記錄client還活著就行；

s主動(dòng)，server發(fā)hb掃一遍client，一般需要client發(fā)ack響應(yīng)來(lái)表示活著，server沒(méi)收到ack就斷開(kāi)與client連接，server移除其信息，這種實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，用的少；

c-s雙向，用的更少；

class ChatServerUdp:

def __init__(self, ip='127.0.0.1', port=9998, interval=10):

self.sock = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)

self.addr = (ip, port)

self.event = threading.Event()

self.clients = {}

self.interval = interval

def start(self):

self.sock.bind(self.addr)

threading.Thread(target=self._recv, name='recv').start()

def stop(self):

for c in self.clients:

self.sock.sendto(b'end', c)

self.sock.close()

self.event.set()

def _recv(self):

while not self.event.is_set():

lostset = set()

data, client = self.sock.recvfrom(1024)

data = data.strip().decode()

current = datetime.datetime.now().timestamp()

if data == '^hb^' or data == 'reg':

print('hb')

self.clients[client] = current

continue

elif data == 'quit':

self.clients.pop(client, None)

logging.info('{} leaving'.format(client))

?????????continue

self.clients[client] = current

print(self.clients)

msg = 'ack: {} {}\n{}\n'.format(*client, data)

logging.info(msg)

for c, stamp in self.clients.items():

if current - stamp > self.interval:

lostset.add(c)

else:

self.sock.sendto(msg.encode(), c)

for c in lostset:

self.clients.pop(c)

if __name__ == '__main__':

cs = ChatServerUdp()

cs.start()

myutils.show_threads()

UDP客戶(hù)端編程步驟：

創(chuàng)建socket對(duì)象，socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)；

發(fā)送數(shù)據(jù)：sendto(string,address)，發(fā)送某信息給某地址；

釋放資源；

udp客戶(hù)端編程中，只能在sendto()后，才能recvfrom()，否則OSError；

例：

sock = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)

addr = ('127.0.0.1', 9998)

data = 'test_data'.encode()

sock.sendto(data, addr)?? #方式1，使用sendto()和recvfrom()，建議用此種方式

data, saddr = sock.recvfrom(1024)?? #也可用recv()，只不過(guò)不知道誰(shuí)發(fā)的消息了

print(data, saddr)

sock.close()

# sock.connect(addr)?? #方式2，用connect()連接后才能用send()或sendto()，沒(méi)有connect()連接只能用sendto()；此方式可能會(huì)有問(wèn)題，client-->server正常，server-->client，server上連client的端口不對(duì)了

# sock.send(data)

# data, saddr = sock.recvfrom(1024)

# print(data, saddr)

# sock.close()

例：

addr = ('127.0.0.1', 9998)

event = threading.Event()

def recv1(sock:socket.socket, event:threading.Event):

while not event.is_set():

data, saddr = sock.recvfrom(1024)

logging.info('recv: {} ; from: {}'.format(data, saddr))

sock1 = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)

sock1.sendto('udp client1 send'.encode(), addr)

threading.Thread(target=recv1, args=(sock1, event)).start()?? #recvfrom()必須在sendto()或connect()之后，否則OSError，即recvfrom()操作之前應(yīng)該先sendto()或connect()；如果用connect()，則遠(yuǎn)端必須有服務(wù)

def recv2(sock:socket.socket, event:threading.Event):

while not event.is_set():

data, saddr2 = sock.recvfrom(1024)

logging.info('recv: {} ; from: {}'.format(data, saddr2))

sock2 = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)

sock2.connect(addr)

threading.Thread(target=recv2, args=(sock2, event)).start()

threading.Event().wait(5)

sock2.sendto('udp client2 send'.encode(), addr)

event.wait(2)

sock2.send('udp client2.1 send'.encode())

while True:

if input('>>> ').strip() == 'quit':

sock1.close()

sock2.close()

event.wait(3)

break

logging.info('end')

例，ChatClientUdp：

注：此代碼有問(wèn)題，在發(fā)送hb后一直阻塞

class ChatClientUdp:

def __init__(self, ip='127.0.0.1', port=9998, interval=5):

self.sock = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)

self.addr = (ip, port)

self.event = threading.Event()

self.interval = interval

self.sock.connect(self.addr)

self._sendhb()

def start(self):

# self.sock.send(b'reg')

threading.Thread(target=self._sendhb, name='hb', daemon=True).start()

# threading.Thread(target=self._recv, name='recv').start()

# self._recv()

def stop(self):

self.send()

self.sock.close()

self.event.wait(2)

self.event.set()

def _sendhb(self):

while not self.event.wait(5):

self.sock.sendto(b'^hb^', self.addr)

def send(self, msg:str='quit'):

self.sock.sendto(msg.encode(), self.addr)

def _recv(self):

while not self.event.is_set():

data, addr = self.sock.recvfrom(1024)

logging.info('recv {} from {}'.format(data, addr))

cc = ChatClientUdp()

cc.start()

while True:

data = input('plz input string>>> ')

if data == 'quit':

cc.stop()

break

else:

cc.send(data)

logging.info('end')

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