udp - IPv4 の
ユーザーデータグラムプロトコル
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/udp.h>
udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
これは RFC 768
で記述されている User Datagram
Protocol の実装である。 UDP
はコネクションレスの、信頼性の低いデータパケットサービスである。
パケットは到着前に並び替えられたり複製されたりする。
UDP
は転送エラーを検出するためにチェックサムを生成・チェックする。
UDP
ソケットが生成されるとき、
ローカルアドレスやリモートアドレスは指定されない。
正しい行き先アドレスを引数として
sendto(2) や
sendmsg(2)
を呼べば、データグラムはただちに送信される。
ソケットに対して
connect(2)
を呼ぶと、デフォルトの行き先アドレスが設定され、
send(2) や
write(2)
を使って、行き先アドレスの指定なしにデータグラムを送信できるようになる。
この場合でも、行き先アドレスを
sendto(2) や
sendmsg(2)
に渡せば、デフォルト以外のアドレスに送信可能である。
パケットを受信するために、まずソケットを
bind(2)
を用いてローカルなアドレスにバインドさせることもできる。
そうでない場合は、ソケット層は自動的に
/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range
で定義されている範囲の外で空いているローカルなポートを割り当て、
ソケットを
INADDR_ANY
にバインドする。
受信動作はパケットを一つだけ返す。渡したバッファーよりもパケットが
小さければ、そのパケットの大きさのデータだけが返される。
逆にバッファーよりも大きい場合はパケットは丸められ、
MSG_TRUNC
フラグがセットされる。
MSG_WAITALL
はサポートしていない。
IP オプションは、
ip(7)
に記述されているソケットオプションを用いて読み書きできる。
これらは適切な
/proc
パラメーターが有効な場合に限ってカーネルによって処理される
(しかし無効になっている場合でもユーザーには渡される)。
ip(7) を参照のこと。
MSG_DONTROUTE
フラグが送信時にセットされている場合には、
行き先アドレスはローカルなインターフェースアドレスから
参照できなければならない。パケットはそのインターフェースにしか送られない。
デフォルトでは、Linux の
UDP は Path MTU Discovery を行う。
つまり、カーネルは特定の宛先
IP アドレスの MTU (Maximum Transmission Unit;
最大転送単位)
を記録し、UDP
パケットの書き込みが
MTU を超えた場合
EMSGSIZE
を返す。
EMSGSIZE
を返された場合、アプリケーションはパケットサイズを小さくすべきである。
ソケットオプション
IP_MTU_DISCOVER または
/proc/sys/net/ipv4/ip_no_pmtu_disc
ファイルを使って Path MTU
Discovery
を無効にすることもできる
(詳細は
ip(7) を参照)。 Path
MTU Discovery
を無効にした場合は、パケットサイズが
インターフェースの MTU
よりも大きいと UDP
はそのパケットを
フラグメント化して送出する。
しかしながら、性能と信頼性の理由から
Path MTU Discovery を
無効にするのは推奨できない。
UDP は IPv4 の
sockaddr_in
アドレスフォーマットを用いる。これは
ip(7)
に記述されている。
致命的なエラーは、たとえソケットが接続されていなくても、
すべてエラー戻り値としてユーザーに渡される。
これにはネットワークから受け取る非同期エラーも含まれる。
同じソケットを使って送信した昔のパケットに関するエラーを受け取るかもしれない。
この振る舞いは他の BSD
ソケットの実装の多くとは異なる。
これらではソケットが接続されていない場合はエラーを全く返さない。
Linux の振る舞いは
RFC 1122
での指定に従ったものである。
Linux 2.0 と 2.2
では、古いコードとの互換性のために、
SO_BSDCOMPAT SOL_SOCKET
オプションを設定すれば、ソケットが接続されている
場合に限ってリモートのエラーを受信するようにできた
(
EPROTO と
EMSGSIZE を除く)。
ローカルで生成されたエラーは常に渡される。
このソケットオプションのサポートはそれ以降のバージョンの
Linux で
削除された。詳細は
socket(7) を参照。
IP_RECVERR
オプションが有効になっていると、
すべてのエラーはソケットのエラーキューに保存される。
これは
MSG_ERRQUEUE
フラグをセットして
recvmsg(2)
を呼べば受信できる。
システム全体の UDP
パラメーター設定には、
/proc/sys/net/ipv4/
ディレクトリ内のファイルの読み書きでアクセスできる。
-
udp_mem (Linux 2.6.25 以降)
- これは 3
つの整数からなるベクトル値で、
UDP
の全ソケットのキューで利用可能なページ数を制御する。
- min
- このページ数より少なければ、UDP
はそのメモリー使用に関して
干渉されない。 UDP
に割り当てられたメモリー総量がこの値を超過すると、
UDP
はメモリー使用量を調整し始める。
- pressure
- この値は tcp_mem
の形式 ( tcp(7) 参照)
と合わせるために導入された
- max
- UDP
の全ソケットのキューで利用可能なページ数。
- これらの 3
つの値のデフォルト値は、
ブート時に利用可能なメモリー総量から計算される。
-
udp_rmem_min (integer;
デフォルト値: PAGE_SIZE; Linux 2.6.25
以降)
- メモリー使用量の調整中に、UDP
ソケットが使用できる受信バッファーの最小値
(バイト単位)。 UDP
の全ソケットのページ使用量の合計が
udp_mem pressure
を超過している場合であっても、
各 UDP
ソケットはデータの受信にこのサイズ分だけは使用することができる。
-
udp_wmem_min (integer;
デフォルト値: PAGE_SIZE; Linux 2.6.25
以降)
- メモリー使用量の調整中に、UDP
ソケットが使用できる送信バッファーの最小値
(バイト単位)。 UDP
の全ソケットのページ使用量の合計が
udp_mem pressure
を超過している場合であっても、
各 UDP
ソケットはデータの送信にこのサイズ分だけは使用することができる。
UDP
ソケットオプションを設定または取得するには、
取得には
getsockopt(2)
を、設定には
setsockopt(2)
をオプションレベル引数に
IPPROTO_UDP
を指定して呼び出す。
注釈がない限り、
optval
は
int
へのポインターである。
Following is a list of UDP-specific socket options. For details of some other
socket options that are also applicable for UDP sockets, see
socket(7).
-
UDP_CORK (Linux 2.5.44 以降)
- このオプションが指定されると、このソケットの全てのデータ出力は
一つのデータグラムに蓄積され、このオプションが無効化された時に
送信される。
このオプションは移植性を考慮したコードでは用いるべきではない。
以下に示す ioctl は
ioctl(2)
を使ってアクセスできる。
正しい文法は以下の通り。
int value;
error = ioctl(udp_socket, ioctl_type, &value);
-
FIONREAD (SIOCINQ)
- 整数へのポインターを引数に取り、そのポインターに、次の処理待ちのデータグラムの
サイズをバイト単位で返す。処理待ちのデータグラムがない場合は
0 を返す。 警告:
FIONREAD
を使った場合、処理待ちのデータグラムがない場合と、
次の処理待ちデータグラムが
0
バイトのデータの場合を区別することができない。
この両者を区別したい場合は、
select(2), poll(2), epoll(7)
を使う方が安全である。
-
TIOCOUTQ (SIOCOUTQ)
- ローカル送信キューにあるデータサイズをバイト単位で返す。
Linux 2.4
以上でのみ対応している。
さらに、
ip(7) と
socket(7)
で述べられている全ての
ioctl も対応している。
socket(7) や
ip(7)
に記述されている全てのエラーが、
UDP
ソケットの送受信で返される可能性がある。
- ECONNREFUSED
- 行き先アドレスに関連づけられている受信者がいない。
これは以前のパケットがそのパケットを
上書き送信してしまっているからであることが多い。
IP_RECVERR は Linux 2.2
の新しい機能である。
ip(7),
raw(7),
socket(7),
udplite(7)
The kernel source file
Documentation/networking/ip-sysctl.txt.
RFC 768 : User Datagram Protocol
RFC 1122 :
ホストの必要条件
RFC 1191 : path MTU discovery の記述
この man ページは Linux
man-pages
プロジェクトのリリース
5.10
の一部である。プロジェクトの説明とバグ報告に関する情報は
https://www.kernel.org/doc/man-pages/
に書かれている。