使用相同的 udp 套接字进行异步接收/发送

Question

我在我的 udp 服务器中使用相同的套接字，以便在某个端口上从客户端接收数据，然后在处理请求后使用 ip::ud::socket ::async_send_to 响应客户端

接收也是与 async_receive_from 异步完成的。套接字使用相同的 ioService（毕竟它是相同的套接字） 文档没有明确说明是否可以让同一个 udp 套接字从客户端 A（以异步方式）接收数据报，并可能同时向客户端 B 发送另一个数据报（异步发送） 我怀疑这可能会导致问题。我最终使用同一个套接字进行回复，因为在回复另一个客户端时，我无法将另一个套接字绑定到同一个服务器端口。

如何将另一个套接字绑定到同一个服务器端口？

编辑。我尝试将第二个 udp 套接字绑定到同一个 UDP 端口：

socket(ioService, boost::asio::ip::udp::endpoint(boost::asio::ip::udp::v4(), port))

当我第一次这样做时（为服务器“接收”套接字绑定）没关系，但第二次尝试创建另一个套接字时它会在绑定时报告错误（asio 抛出异常）

Answer 1

可以让一个 UDP 套接字同时从一个远程端点接收并发送到另一个远程端点。但是，根据 Boost.Asio Threads and Boost.Asio 文档，对单个对象进行并发调用通常是不安全的。

因此，这是安全的：

 thread_1 |线程_2
--------------------------------------------------+------------ ----------------------------
socket.async_receive_from( ... ); |
socket.async_send_to( ... ); |

这是安全的：

 thread_1 |线程_2
--------------------------------------------------+------------ ----------------------------
socket.async_receive_from( ... ); |
                                      | socket.async_send_to( ... );

但这被指定为不安全：

 thread_1 |线程_2
--------------------------------------------------+------------ ----------------------------
socket.async_receive_from( ... ); | socket.async_send_to( ... );
                                      |

请注意，某些函数，例如boost::asio::async_read，是一个组合操作，并且有额外的线程安全限制。

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如果满足以下任一条件，则不需要进行额外的同步，因为流将是隐式同步的：

• 所有套接字调用都发生在处理程序中，io_service::run() 仅从单个线程调用。

• async_receive_from 和async_send_to 仅在同一异步操作链中调用。例如，传递给async_receive_from 的ReadHandler 调用async_send_to，传递给async_send_to 的WriteHandler 调用async_receive_from。

  void read()
  {
    socket.async_receive_from( ..., handle_read );  --.
  }                                                   |
      .-----------------------------------------------'
      |      .----------------------------------------.
      V      V                                        |
  void handle_read( ... )                             |
  {                                                   |
    socket.async_send_to( ..., handle_write );  --.   |
  }                                               |   |
      .-------------------------------------------'   |
      |                                               |
      V                                               |
  void handle_write( ... )                            |
  {                                                   |
    socket.async_receive_from( ..., handle_read );  --'
  }
  

另一方面，如果有多个线程可能对套接字进行并发调用，则需要进行同步。考虑通过boost::asio::io_service::strand 调用函数和处理程序或使用其他同步机制（例如Boost.Thread 的mutex）来执行同步。

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除了线程安全之外，还必须考虑对象生命周期的管理。如果服务器需要同时处理多个请求，请注意每个 request->process->response 链的 buffer 和 endpoint 的所有权。根据async_receive_from 的文档，调用者保留缓冲区 和端点 的所有权。因此，通过boost::shared_ptr 管理对象的生命周期可能会更容易。否则，如果链足够快以至于不需要并发链，那么它会简化管理，允许每个请求使用相同的 buffer 和 endpoint。

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最后，socket_base::reuse_address 类允许将套接字绑定到已在使用的地址。但是，我认为这不是一个适用的解决方案，因为它通常被使用：

• 让 TCP 允许进程重新启动并侦听同一端口，即使该端口处于 TIME_WAIT 状态。
• 让 UDP 允许多个进程绑定到同一个端口，从而允许每个进程通过多播接收和广播。