c++ udp组播总结

概念

多播，也称为“组播”，将网络中同一业务类型主机进行了逻辑上的分组，进行数据收发的时候其数据仅仅在同一分组中进行，其他的主机没有加入此分组不能收发对应的数据。

特点

  • 优点
    • 具有同种业务的主机加入同一数据流，共享同一通道，节省了带宽；
    • 服务器的总带宽不受客户端带宽的限制，服务器端的带宽是常量，与客户端的数量无关；
    • 允许在广域网传输；
  • 缺点
    • 没有纠错机制；
    • 需要路由器和网络协议栈的支持；

流程

  • 发送端

    • 创建socket；
    // 第二个参数是 SOCK_DGRAM, 第三个参数0表示使用报式协议中的udp
int socketFd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(-1 == socketFd)
{printf("create udp socket failed\n");return -1;
}
    • bind（可选）
    // 使用场景: 使用同一个socketFD接收消息(即recvfrom)
// 说明: 一般将addr.sin_addr.s_addr设置为本机网卡地址
struct sockaddr_in cliaddr;
cliaddr.sin_family = AF_INET;
cliaddr.sin_port = htons(18001);
cliaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  // ???本地ip
int ret = bind(socketFd, (struct sockaddr*)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
if(ret == -1)
{printf("udp bind failed\n");return -1;
}
    • 加入组播
    // 加入到组播
struct ip_mreqn opt;
opt.imr_address.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
inet_pton(AF_INET, "224.0.2.23", &opt.imr_multiaddr.s_addr);
setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &opt, sizeof(opt));

    扩展：

    1）多播使用的是D类ip地址，即224.0.0.0至239.255.255.255之间的ip地址，并被划分为局部多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址3类；

    1) 局部多播地址: 在224.0.0.0～224.0.0.255之间，这是为路由协议和其他用途保留的地址，路由器并不转发属于此范围的IP包。
2) 预留多播地址: 在224.0.1.0～238.255.255.255之间，可用于全球范围（如Internet）或网络协议。
3) 管理权限多播地址: 在239.0.0.0～239.255.255.255之间，可供组织内部使用，类似于私有IP地址，不能用于Internet，可限制多播范围。

    2）组播的选项值：

    **getsockopt()/setsockopt()**的选项含义
    IP_MULTICAST_TTL设置多播组数据的TTL值
    IP_ADD_MEMBERSHIP在指定接口上加入组播组
    IP_DROP_MEMBERSHIP退出多播组
    IP_MULTICAST_IF获取默认接口或设置接口
    IP_MULTICAST_LOOP禁止组播数据回送
    • 发送数据
    char buf[128] = {0,};
snprintf(buf, sizeof(buf), "Get cpu state,i am %d", sessionKey);
// 发送数据
sendto(socketFd, buf, strlen(buf)+1, 0, (struct sockaddr*)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
    • 接收数据（如果设置了bind可直接通过socketFd接收数据）
    char buf[128] = {0,};
struct sockaddr_in sinAddr;
socklen_t addrlen = sizeof(sinAddr);
recvfrom(socketFd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&sinAddr, &addrlen);

  • 接收端

    • 创建socket
    int socketFd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(-1 == socketFd)
{printf("create udp socket failed\n");return -1;
}
    • bind（必须）
    struct sockaddr_in serveraddr;
serveraddr.sin_family = AF_INET;
serveraddr.sin_port = htons(18000);
serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr));
if(-1 == ret)
{printf("udp bind failed\n");return -1;
}
    • 加入组播
    struct ip_mreqn opt;
opt.imr_address.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
inet_pton(AF_INET, "224.0.2.23", &opt.imr_multiaddr.s_addr);setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &opt, sizeof(opt));
    • 接收数据
    char buf[128] = {0,};
struct sockaddr_in sinAddr;
socklen_t addrlen = sizeof(sinAddr);
recvfrom(socketFd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&sinAddr, &addrlen);
    • 发送数据
    char buf[128] = {0,};
snprintf(buf, sizeof(buf), "Send cpu state,i am %d", sessionKey);
// 发送数据
sendto(socketFd, buf, strlen(buf)+1, 0, (struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr));

示例

  • 接收端
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <net/if.h>#define TIMEOUT 0xFFFFFFFF int main()
{// 1. create socketint socketFd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(-1 == socketFd){printf("create udp socket failed\n");return -1;}// 2. bindstruct sockaddr_in serveraddr;serveraddr.sin_family = AF_INET;serveraddr.sin_port = htons(18000);serveraddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;int ret = bind(socketFd, (struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr));if(-1 == ret){printf("udp bind failed\n");return -1;}// 3. set param// 3.1 ttlint ttl = 64;setsockopt(socketFd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL, (char*)&ttl, sizeof(ttl));// 3.2 timeoutunsigned int timeout = 2000;struct timeval tm;if(TIMEOUT == timeout){tm.tv_sec = 0x7FFFFFFF;tm.tv_usec = 0;}else{tm.tv_sec = (timeout&0x7FFFFFFF) / 1000;tm.tv_usec = (timeout&0x7FFFFFFF) % 1000 * 1000;}setsockopt(socketFd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char*)&tm, sizeof(tm));// 4. join multi struct ip_mreqn opt;opt.imr_address.s_addr = INADDR_ANY; // 本地地址inet_pton(AF_INET, "224.0.2.23", &opt.imr_multiaddr.s_addr);setsockopt(socketFd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &opt, sizeof(opt));// 5. recvfrom and sendtowhile(1){char recv_buf[128] = {0,};int recvlen = recvfrom(socketFd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0, NULL, NULL);if(recvlen < 0){//printf("server not recv msg,wait...\n");continue;}printf("server recv msg:%s\n", recv_buf);sleep(4);
/*char send_buf[128] = {0,};snprintf(send_buf, sizeof(send_buf), "Send cpu state,i am %d", 1);sendto(socketFd, send_buf, sizeof(send_buf), 0, (struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr));printf("server send msg:%s\n", send_buf);
*/}return 0;
}

接收端程序运行时打印：

[root@localhost debug.x64-linux-g8]# ./testUdpServer
server recv msg:Send cpu state,i am 1
server recv msg:Send cpu state,i am 1
server recv msg:Send cpu state,i am 1
server recv msg:Send cpu state,i am 1
server recv msg:Send cpu state,i am 1
server recv msg:Send cpu state,i am 1
  • 发送端
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <net/if.h>#define TIMEOUT 0xFFFFFFFF int main()
{// 1. create socketint socketFd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(-1 == socketFd){printf("create udp socket failed\n");return -1;}// 2. bind
/*struct sockaddr_in clientaddr;clientaddr.sin_family = AF_INET;clientaddr.sin_port = htons(18001);clientaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;int ret = bind(socketFd, (struct sockaddr*)&clientaddr, sizeof(clientaddr));if(-1 == ret){printf("udp bind failed\n");return -1;}
*/// 3. set param// 3.1 ttlint ttl = 64;setsockopt(socketFd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL, (char*)&ttl, sizeof(ttl));// 3.2 timeoutunsigned int timeout = 2000;struct timeval tm;if(TIMEOUT == timeout){tm.tv_sec = 0x7FFFFFFF;tm.tv_usec = 0;}else{tm.tv_sec = (timeout&0x7FFFFFFF) / 1000;tm.tv_usec = (timeout&0x7FFFFFFF) % 1000 * 1000;}setsockopt(socketFd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char*)&tm, sizeof(tm));// 4. set IP_MULTICAST_IFstruct in_addr opt;inet_pton(AF_INET, "224.0.2.23", &opt.s_addr);setsockopt(socketFd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &opt, sizeof(opt));struct sockaddr_in clientaddr;clientaddr.sin_family = AF_INET;clientaddr.sin_port = htons(18000); inet_pton(AF_INET, "224.0.2.23", &clientaddr.sin_addr.s_addr);// 5. recvfrom and sendtowhile(1){char send_buf[128] = {0,};snprintf(send_buf, sizeof(send_buf), "Send cpu state,i am %d", 1);sendto(socketFd, send_buf, sizeof(send_buf), 0, (struct sockaddr*)&clientaddr, sizeof(clientaddr));printf("client send msg:%s\n", send_buf);sleep(2);
/*char recv_buf[128] = {0,};struct sockaddr_in sinAddr;socklen_t addrlen = sizeof(sinAddr);int recvlen = recvfrom(socketFd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0, (struct sockaddr*)&sinAddr, &addrlen);if(recvlen < 0){printf("client not recv msg,wait...\n");continue;}printf("client recv msg:%s\n", recv_buf);
*/}return 0;
}

发送端程序运行时打印：

[root@localhost debug.x64-linux-g8]# ./testUdpClient
client send msg:Send cpu state,i am 1
client send msg:Send cpu state,i am 1
client send msg:Send cpu state,i am 1
client send msg:Send cpu state,i am 1
client send msg:Send cpu state,i am 1
client send msg:Send cpu state,i am 1
client send msg:Send cpu state,i am 1
client send msg:Send cpu state,i am 1
client send msg:Send cpu state,i am 1

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