Linux网络编程(四) 同时处理一个端口的UDP与TCP连接

news2024/11/17 11:55:06

从bind系统调用的参数来看，一个socket只能与一个socket地址绑定，即一个socket只能用来监听一个端口。因此，服务器如果要同时监听多个端口，就必须创建多个socket，并将它们分别绑定到各个端口上。这样一来，服务器程序就需要同时管理多个监听socket，I/O复用技术就有了用武之地。

即使是同一个端口，如果服务器要同时处理该端口上的TCP和UDP请求，则也需要创建两个不同的socket：一个是流socket，另一个是数据报socket，并将它们都绑定到该端口上。

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>

#define MAX_EVENT_NUMBER 1024
#define TCP_BUFFER_SIZE 512
#define UDP_BUFFER_SIZE 1024

/* 设置文件为非阻塞 */
int setnonblocking(int fd)
{
    int old_option = fcntl(fd, F_GETFL);
    int new_option = old_option | O_NONBLOCK;
    fcntl(fd, F_SETFL, new_option);
    return old_option;
}

/* 添加epoll事件，ET边缘触发模式 */
void addfd(int epollfd, int fd)
{
    struct epoll_event event;
    event.data.fd = fd;
    event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
    epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);
    setnonblocking(fd);
}

int main()
{
    const char *ip = "127.0.0.1";
    int port = 8080;
    int ret = 0;

    struct sockaddr_in address;
    bzero(&address, sizeof(address));
    address.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr);
    address.sin_port = htons(port);
    
    /*创建TCP socket，并将其绑定到端口port上*/
    int tcpfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    ret = bind(tcpfd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address));
    assert(ret != -1);
    ret = listen(tcpfd, 5);
    assert(ret != -1);

    /*创建UDP socket，并将其绑定到端口port上*/
    bzero(&address, sizeof(address));
    address.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr);
    address.sin_port = htons(port);
    int udpfd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ret = bind(udpfd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address));
    assert(ret != -1);

    /* 创建epoll事件表 */
    struct epoll_event events[MAX_EVENT_NUMBER];
    int epollfd = epoll_create(256);
    assert(epollfd != -1);

    /* 注册TCP socket和UDP socket上的可读事件 */
    addfd(epollfd, tcpfd);
    addfd(epollfd, udpfd);

    while (1)
    {
        int number = epoll_wait(epollfd, events, MAX_EVENT_NUMBER, -1);
        if (number < 0)
        {
            printf("epoll failure\n");
            break;
        }
        // 处理事件
        for (int i = 0; i < number; i++)
        {
            int sockfd = events[i].data.fd;
            // 如果是tcp连接事件，那么将其注册到epoll事件表中
            if (sockfd == tcpfd)
            {
                struct sockaddr_in client_address;
                socklen_t client_addrlength = sizeof(client_address);
                int connfd = accept(tcpfd, (struct sockaddr *)&client_address, &client_addrlength);
                addfd(epollfd, connfd);
            }
            // 如果是udp连接事件，那么
            else if (sockfd == udpfd)
            {
                char buf[UDP_BUFFER_SIZE];
                memset(buf, '\0', UDP_BUFFER_SIZE);
                struct sockaddr_in client_address;
                socklen_t client_addrlength = sizeof(client_address);
                // 将udp中的数据读取到buf中
                ret = recvfrom(udpfd, buf, UDP_BUFFER_SIZE - 1, 0,
                               (struct sockaddr *)&client_address, &client_addrlength);
                // 如果收到了数据,打印
                if (ret > 0)
                {
                    printf("%s\n",buf);
                }
            }
            // 如果是一个socket有数据输入
            else if (events[i].events & EPOLLIN)
            {
                char buf[TCP_BUFFER_SIZE];
                while (1)
                {
                    memset(buf, '\0', TCP_BUFFER_SIZE);
                    ret = recv(sockfd, buf, TCP_BUFFER_SIZE - 1, 0);
                    if (ret < 0)
                    {   
                        // 如果当前操作非阻塞，操作无法立即完成，那么先不做处理
                        if ((errno == EAGAIN) || (errno == EWOULDBLOCK)) break;
                        // 如果是出现了其他错误，那么关闭socket
                        close(sockfd);
                        break;
                    }
                    // 如果数据已经读完
                    else if (ret == 0)
                    {
                        close(sockfd);
                    }
                    // 如果是其他情况，那么返回收到的数据
                    else
                    {
                        printf("%s\n",buf);
                    }
                }
            }
            else
            {
                printf("something else happened\n");
            }
        }
    }
    close(tcpfd);
    return 0;
}

主要的精髓在这里

int tcpfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
int udpfd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

看一下客户端：

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  
#include <unistd.h>  
#include <arpa/inet.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <sys/socket.h>  
#include <netinet/in.h>  
  
#define SERVER_IP "127.0.0.1"  
#define SERVER_PORT 8080  
#define BUFFER_SIZE 1024  
  
int main() {  
    int tcp_socket, udp_socket;  
    struct sockaddr_in server_addr;  
    char buffer[BUFFER_SIZE];  
    ssize_t bytes_sent;  
  
    // 创建TCP socket  
    tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    if (tcp_socket == -1) {  
        perror("TCP socket creation failed");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
    
    // 创建UDP socket  
    udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); 
    if (udp_socket == -1) {  
        perror("UDP socket creation failed");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  

    // 设置服务器地址信息  
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));  
    server_addr.sin_family = AF_INET;  
    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);  
    if (inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &server_addr.sin_addr) <= 0) {  
        perror("Invalid server address");  
        close(tcp_socket);  
        close(udp_socket);  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }   

    // 连接到TCP服务器  
    if (connect(tcp_socket, (struct sockaddr *) &server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) {  
        perror("TCP connection failed");  
        close(tcp_socket);  
        close(udp_socket);  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  

    printf("Connected to server\n");  
  
    // 发送TCP消息给服务器  
    const char *tcp_message = "Hello, this is TCP message!\n";
    bytes_sent = send(tcp_socket, tcp_message, strlen(tcp_message), 0);  
    if (bytes_sent == -1) {
        perror("TCP send failed");
        close(tcp_socket);
        close(udp_socket);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 发送UDP消息给服务器  
    const char *udp_message = "Hello, this is UDP message!\n";
    bytes_sent = sendto(udp_socket, udp_message, strlen(udp_message), 0, (struct sockaddr *) &server_addr, sizeof(server_addr));
    if (bytes_sent == -1) {
        perror("UDP sendto failed");
        close(tcp_socket);
        close(udp_socket);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 关闭连接
    close(tcp_socket);
    close(udp_socket);

    return 0;
}

仿真

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