04 | Swoole与Go系列教程之UDP服务的应用

大家好，我是码农先森。

写在前面

UDP协议相对于TCP协议而言，设计更为简单，不需要进行连接建立和断开的握手过程，也没有复杂的连接状态管理和流量控制机制。UDP协议的出现是为了满足特定类型的网络应用需求，如实时性要求高、可靠性要求低、数据传输速度要求快的场景。通过简化传输层功能和减少传输开销，UDP协议为这些应用提供了一种高效、快速的数据传输选择。

UDP 协议原理

UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种在计算机网络中常用的传输协议。与TCP协议相比，UDP是一种非连接型的协议，它在传输过程中不维护连接状态。UDP协议不需要在发送数据之前建立连接。每个UDP数据包（也称为数据报）都是独立的，可以独立地从源主机发送到目标主机。不提供可靠性保证，因此数据包的传输可能会丢失、损坏或以不同的顺序到达目标主机。数据包由固定大小的报头和有效负载组成。报头包含源端口号和目标端口号等信息，有效负载包含要传输的实际数据。

源端口(Source Port)：是指发送端使用的端口号。它是UDP数据报文头部的一个字段，用于标识发送端应用程序或进程所使用的端口。
目的端口(Destination Port)：是指接收端应用程序或进程等待接收UDP数据报的端口号。
长度(Length)：是指UDP数据报的总长度，它包括了UDP报文头部和数据部分的长度之和。
校验和(Checksum)：是一种用于检测数据在传输过程中是否出现错误或损坏的机制。它用于验证接收到的UDP数据报的完整性。

在 Swoole 中的应用

创建 UDP 服务对象需要指定 SWOOLE_SOCK_UDP 参数。
运行前设置进程的数量为 4，使用多进程模式。
使用 $server->on('Packet', function ($server, $data, $clientInfo){...} 接收客户端的事件。
然后使用 $server->sendto() 方法给客户端回复数据。
最后使用 $server->start(); 启动服务，开始监听。
相较于 TCP 这里不需要建立连接，则可以直接接收事件。

<?php

// 创建 UDP 服务对象
$server = new Swoole\Server('0.0.0.0', 9502, SWOOLE_PROCESS, SWOOLE_SOCK_UDP);

// 设置服务器运行时的参数
$server->set([
    'worker_num' => 4,
]);

// 监听数据接收事件
$server->on('Packet', function ($server, $data, $clientInfo) {
    echo "Received data from {$clientInfo['address']}:{$clientInfo['port']}: {$data}\n";

    // 发送响应数据给客户端
    $server->sendto($clientInfo['address'], $clientInfo['port'], 'Hello from Swoole server!');
});

// 启动服务器
$server->start();

在 Go 语言中的应用

使用 net.ListenPacket 创建 UDP 服务。
使用 conn.ReadFrom() 方法将客户端数据读入 buffer 中。
最后，使用 conn.WriteTo 回复客户端数据。
这里在处理客户端数据时，也可以直接启用一个协程来处理提高效率。

package main

import (
    "fmt"
    "net"
)

func main() {
    // 监听的地址和端口号
    addr := "127.0.0.1:8888"

    // 创建 UDP 监听器
    conn, err := net.ListenPacket("udp", addr)
    if err != nil {
        fmt.Printf("Failed to listen: %v", err)
        return
    }
    defer conn.Close()

    fmt.Printf("Listening on %s\n", addr)

    buffer := make([]byte, 1024)

    for {
        // 接收数据
        n, addr, err := conn.ReadFrom(buffer)
        if err != nil {
            fmt.Printf("Failed to read from connection: %v", err)
            break
        }

        fmt.Printf("Received data from %s: %s\n", addr.String(), string(buffer[:n]))

        // 发送响应
        _, err = conn.WriteTo([]byte("Response"), addr)
        if err != nil {
            fmt.Printf("Failed to write to connection: %v", err)
            break
        }
    }
}