59-UDP 数据报丢失

1. 程序路径

代码托管在 gitos 上，请使用下面的命令获取：

git clone https://git.oschina.net/ivan_allen/unp.git

如果你已经 clone 过这个代码了，请使用 git pull 更新一下。本节程序所使用的程序路径是 unp/program/echo_udp/basic。

2. UDP 数据报丢失

UDP 是不可靠的，它不像 TCP 能够保证数据一定到达对端接收缓冲区。上一节我们写的 basic/echo 程序就会遇到这样的问题：客户端无法确认发送的数据是否到达对端接收缓冲区。

实际上，每个 UDP 套接字都有一个接收缓冲区，所有到达该套接字的数据报按顺序进入缓冲区。当进程调用 recvfrom 时，缓冲区中的下一个数据报以 FIFO（先进先出）顺序返回给进程。

回到我们的 basic/echo 客户端，它的伪代码像下面这样：

while(1) {
  gets(buf);// 从标准输入读入数据
  sendto(sockfd, buf, servaddr); // 发送给服务器
  recvfrom(sockfd, buf, NULL); // 接收数据
  puts(buf);
}

如果客户端在 sendto 的时候，udp 报文没有顺利到达对方，那么客户端将永远阻塞在 recvfrom 上。

3. 实验

在 sun 主机上启动客户端，给一个 ip 地址不存在或者端口不存在的服务器发信息。

• 主机存在，服务器未启动（端口不存在）

$ ./echo -h mars

图1 主机存在，服务器未启动

可以看到，tcpdump 产生了一个 ICMP 报文：udp 端口不可达的信息。可惜的是，此错误并没有报告给应用程序。sendto 的返回值根本检测不到这种情况。

• 主机不存在（flower 还没有开机）

$ ./echo -h flower

图2 flower 还没开机

服务器不存在，tcpdump 发送 ARP 请求报文，此错误也不会报告给应用进程~

上面两种情况，导致客户端阻塞在了 recvfrom 上，永远没有继续执行的机会。

当然，这个实验并没有真正的模拟数据报丢失的情况，要想在服务器启动的情况下模拟数据报丢失是很难的，我们不妨假设服务器启动了，但是到服务器的某个中间路由器正好宕机了，那么这种情况就非常像前面的两个实验了。

4. 如何解决问题？

有一些可用的解决方案，比如给 recvfrom 设置超时。如果超过一定的时间，recvfrom 还没有返回，基本上就可以认为数据报丢失，重新回到 sendto 继续执行。

还有一种方案是使用多线程，我们将发送和接收放到两个不同的线程中去执行。

还有其它更多的方案，比如给 udp 增加可靠性，模拟 tcp 协议，给 udp 程序添加两个特性：超时和和重传、序列号。

这些话题我们现在保留，以后继续讨论。

5. 总结

• UDP 数据报会丢失
• UDP 是不可靠的