udp多点通信和心跳包

刷题

	# UDP多点通信核心要点
	## 基础通信模式
	### 单播通信
	- 一对一通信方式
	- UDP默认通信模式
	- 地址指向具体目标主机
	### 广播通信
	- 一对多通信机制
	- 地址范围：`xxx.xxx.xxx.255`
	- 仅限局域网传输
	- 需设置SO_BROADCAST标志
	### 组播通信
	- 多对多群组通信
	- 地址范围：224.0.0.0~239.255.255.255
	- 需加入组播IP（IP_ADD_MEMBERSHIP）
	## 核心函数配置
	### setsockopt参数
	#### 通用配置
	- `SO_REUSEADDR`：端口复用
	- `SO_RCVTIMEO`：接收超时
	- `SO_SNDTIMEO`：发送超时
	#### 广播配置
	- `SO_BROADCAST`：广播权限
	- 绑定地址：`255.255.255.255`
	#### 组播配置
	- `IP_ADD_MEMBERSHIP`：加入组播
	- `struct ip_mreqn`结构体：
	```c
	struct ip_mreqn {
	struct in_addr imr_multiaddr; // 组播IP
	struct in_addr imr_address; // 本地IP
	int imr_ifindex; // 网络接口索引
	};

通信实现逻辑

广播服务器

1. 创建DGRAM套接字
2. 绑定广播地址或0.0.0.0
3. 设置SO_REUSEADDR
4. 循环接收数据

组播客户端

1. 创建DGRAM套接字
2. 加入组播组（IP_ADD_MEMBERSHIP）
3. 绑定组播IP地址
4. 接收群组消息

特殊处理机制

超时控制

• 接收超时结构体：

  	struct timeval {
  	__kernel_time_t tv_sec; // 秒
  	__kernel_suseconds_t tv_usec; // 微秒
  	};

错误检测

• 返回值检测：
  • recvfrom返回0表示空数据包
  • EAGAIN错误处理非阻塞状态
  • 发送失败重试机制

通信限制对比

特性	单播	广播	组播
地址范围	具体IP	255结尾地址	224-239网段
跨路由器	支持	不支持	支持
适用场景	精准传输	局域网通知	群组通信
资源消耗	低	高	中等

代码结构示例

组播接收端

	// 加入组播组
	struct ip_mreqn mreq;
	mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("224.1.2.3");
	mreq.imr_address.s_addr = inet_addr("192.168.1.100");
	mreq.imr_ifindex = 0;
	setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &mreq, sizeof(mreq));

广播发送端

	// 启用广播权限
	int broadcast = 1;
	setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &broadcast, sizeof(broadcast));

	# 心跳包核心要点
	## 基本概念
	- **定义**：用于维持长连接的活跃状态，防止网络设备断开空闲连接
	- **核心目的**：
	- 检测客户端存活状态
	- 避免防火墙/NAT误判连接失效
	## 实现机制
	### 时间戳维护
	- **客户端**：发送业务消息或心跳包时更新最后通信时间
	- **服务端**：
	- 接收消息后更新时间戳
	- 维护客户端列表（IP+Port+最后通信时间）
	### 心跳包发送
	- **周期触发**：客户端每30秒发送空数据包
	- **信号机制**：
	```c
	signal(SIGALRM, handler); // 注册ALRM信号处理函数
	alarm(5); // 每5秒触发信号

超时检测

• 定时任务：服务端每秒检查时间差
• 超时阈值：60秒无通信判定离线
• 清理逻辑：

  	if(time(NULL) - tm > 4) {
  	删除客户端记录
  	}

关键函数

时间处理

• time()：获取1970年至今秒数
• localtime()：转换时间戳为tm结构体
• strftime()：格式化时间输出（如"%Y-%m-%d %H:%M:%S"）

网络通信

• recvfrom()：接收UDP数据包
• sendto()：发送心跳包或业务数据

数据结构

消息类型

enum type_t { CHAR, HEART }; // CHAR=业务消息，HEART=心跳包

消息结构体

	typedef struct msgbuf {
	enum type_t type; // 消息类型
	char text[128]; // 消息内容
	} msgbuf_t;

客户端状态记录

	typedef struct timebuf {
	unsigned int ip; // 客户端IP
	unsigned short port;// 端口号
	time_t tm; // 最后通信时间
	} timebuf_t;

代码结构

服务端逻辑

1. 创建UDP套接字并绑定端口
2. 启动独立线程检测超时客户端
3. 接收消息后分类处理：
   • CHAR类型：更新通信时间并处理业务
   • HEART类型：仅更新时间戳

客户端逻辑

1. 创建UDP套接字连接服务端
2. 设置定时器发送心跳包：

   	handler() {
   	sendto(HEART包);
   	alarm(5); // 重置5秒定时
   	}

多线程处理

• 超时检测线程：

  	pthread_create(&thread, NULL, cli_delete, NULL);
  	pthread_detach(thread); // 分离线程

• 清理逻辑：
• for循环遍历客户端列表，删除超时记录、
•