45网络编程_UDP-创新互联
UDP编程：
>netstat -anp tcp | find "9998" #win下
#echo "123abc" | nc -u 127.0.0.1 9998
应用：
无连接协议，基于如下假设：网络足够好、消息不会丢包、包不会乱序；
1、音频、视频传输，一般丢些包，问题不大，最多丢些图像、听不清说话，再次说话即可；
2、海量采集数据，如传感器发来的数据，丢几十、几百条数据也没关系；
3、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；
注：
即使在LAN，也不能保证不丢包，且包的到达不一定有序；
一般来说，UDP性能优于TCP，但可靠性要求高的场合还是选择用TCP；
QUIC，quick udp internet connection，google，是谷歌制定的一种基于UDP的低时延的互联网传输层协议。在2016年11月国际互联网工程任务组(IETF)召开了第一次QUIC工作组会议，受到了业界的广泛关注。这也意味着QUIC开始了它的标准化过程，成为新一代传输层协议；
UDP服务端编程步骤：
创建socket对象，sock=socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM);
绑定ip和port，bind()方法；
传输数据：
recvfrom(bufsize[,flags])，接收数据，获取一个二元组(string,address)；
sendto(string,address)，发送数据，发送某信息给某地址；
释放资源；
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)
输出：
('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主动退出后要清此数据结构
def start(self):
self.sock.bind(self.addr)
threading.Thread(target=self._recv, name='recv').start()
def stop(self):
for c in self.clients: #业务中udp的server关闭时不会通知client
self.sock.sendto(b'end', c)
self.sock.close() #udp的socket关闭很快，不会有很多垃圾
self.event.set()
def _recv(self): #_recv中使用多线程场景，在一对多情况下，server发送消息和接收消息出现不匹配时，用另一线程单独处理发送数据，否则接收和发送是同步，只有等发送完才能继续再次接收
while not self.event.is_set():
data, client = self.sock.recvfrom(1024)
data = data.strip().decode()
if data == 'quit':
self.clients.remove(client)
continue #关键，接收下个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机制；
心跳即一端定时发往另一端信息，一般每次发的数据越少越好，心跳时间间隔约定好就行，ack响应，一端收到另一端的消息后返回的信息；
心跳包设计：
c主动，一般由client发hb-->server，server并不需要发ack-->client，只需要记录client还活着就行；
s主动，server发hb扫一遍client，一般需要client发ack响应来表示活着，server没收到ack就断开与client连接，server移除其信息，这种实现较为复杂，用的少；
c-s双向，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客户端编程步骤：
创建socket对象，socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)；
发送数据：sendto(string,address)，发送某信息给某地址；
释放资源；
udp客户端编程中，只能在sendto()后，才能recvfrom()，否则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()，建议用此种方式
data, saddr = sock.recvfrom(1024) #也可用recv()，只不过不知道谁发的消息了
print(data, saddr)
sock.close()
# sock.connect(addr) #方式2，用connect()连接后才能用send()或sendto()，没有connect()连接只能用sendto()；此方式可能会有问题，client-->server正常，server-->client，server上连client的端口不对了
# 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()必须在sendto()或connect()之后，否则OSError，即recvfrom()操作之前应该先sendto()或connect()；如果用connect()，则远端必须有服务
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：此代码有问题，在发送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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