为什么通过UdpClient发送会导致后续接收失败？

Question

我正在尝试创建一个UDP服务器，它可以向所有向其发送消息的客户端发送消息。实际情况稍微复杂一点，但将其想象为聊天服务器是最简单的：以前发送过消息的每个人都会收到其他客户端发送的所有消息。

所有这些都是通过UdpClient在单独的进程中完成的。（不过，所有网络连接都在同一个系统中，所以我认为UDP的不可靠性在这里不是问题。

服务器代码是这样一个循环(后面是完整的代码):

var udpClient = new UdpClient(9001);
while (true)
{
    var packet = await udpClient.ReceiveAsync();
    // Send to clients who've previously sent messages here
}

客户端代码也很简单——同样，这是稍微缩写的，但稍后是完整的代码：

var client = new UdpClient();
client.Connect("127.0.0.1", 9001);
await client.SendAsync(Encoding.UTF8.GetBytes("Hello"));
await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(15));
await client.SendAsync(Encoding.UTF8.GetBytes("Goodbye"));
client.Close();

这一切都可以正常工作，直到其中一个客户端关闭其Udp客户端（或进程退出）。

下次另一个客户端发送消息时，服务器会尝试将其传播到现在已关闭的原始客户端。对此的SendAsync调用不会失败，但当服务器返回ReceiveAsync时，它会失败并出现异常，我还没有找到恢复的方法。

如果我从未向断开连接的客户端发送消息，我就永远看不到问题所在。基于此，我还创建了一个“立即失败”的repo，它只发送到一个假定没有监听的endpoint，然后尝试接收。这将失败，并出现相同的异常。

例外：

System.Net.Sockets.SocketException (10054): An existing connection was forcibly closed by the remote host.
   at System.Net.Sockets.Socket.AwaitableSocketAsyncEventArgs.CreateException(SocketError error, Boolean forAsyncThrow)
   at System.Net.Sockets.Socket.AwaitableSocketAsyncEventArgs.ReceiveFromAsync(Socket socket, CancellationToken cancellationToken)
   at System.Net.Sockets.Socket.ReceiveFromAsync(Memory`1 buffer, SocketFlags socketFlags, EndPoint remoteEndPoint, CancellationToken cancellationToken)
   at System.Net.Sockets.Socket.ReceiveFromAsync(ArraySegment`1 buffer, SocketFlags socketFlags, EndPoint remoteEndPoint)
   at System.Net.Sockets.UdpClient.ReceiveAsync()
   at Program.<Main>$(String[] args) in [...]

环境:

• 视窗 11， x64
• .NET 6

这是预期行为吗？我在服务器端是否错误地使用了 UdpClient？我对客户端在关闭 UdpClient 后没有收到消息很好（这是意料之中的），在“完整”应用程序中，我将整理我的内部状态以跟踪“活动”客户端（最近发送了数据包），但我不希望一个客户端关闭 UdpClient 来关闭整个服务器。在一个控制台中运行服务器，在另一个控制台中运行客户端。客户端完成一次后，再次运行它（以便它尝试发送到现已失效的原始客户端）。

默认的。NET 6控制台应用程序项目模板适用于所有项目。

再现代码

最简单的例子首先出现——但是如果您想运行服务器和客户端，它们会在之后显示。

故意破坏服务器（立即失败）

基于这样一个假设，即真正是发送导致了问题，这很容易在几行中重现：

using System.Net;
using System.Net.Sockets;

var badEndpoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 12346);
var udpClient = new UdpClient(12345);
await udpClient.SendAsync(new byte[10], badEndpoint);
await udpClient.ReceiveAsync();

计算机网络服务器

using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;

var udpClient = new UdpClient(9001);
var endpoints = new HashSet<IPEndPoint>();
try
{
    while (true)
    {
        Log($"{DateTime.UtcNow:HH:mm:ss.fff}: Waiting to receive packet");
        var packet = await udpClient.ReceiveAsync();
        var buffer = packet.Buffer;
        var clientEndpoint = packet.RemoteEndPoint;
        endpoints.Add(clientEndpoint);
        Log($"Received {buffer.Length} bytes from {clientEndpoint}: {Encoding.UTF8.GetString(buffer)}");
        foreach (var otherEndpoint in endpoints)
        {
            if (!otherEndpoint.Equals(clientEndpoint))
            {
                await udpClient.SendAsync(buffer, otherEndpoint);
            }
        }
    }
}
catch (Exception e)
{
    Log($"Failed: {e}");
}

void Log(string message) =>
    Console.WriteLine($"{DateTime.UtcNow:HH:mm:ss.fff}: {message}");

客户

（我之前有一个循环，实际接收服务器发送的数据包，但这似乎没有什么区别，所以为了简单起见，我将其删除了。）

using System.Net.Sockets;
using System.Text;

Guid clientId = Guid.NewGuid();
var client = new UdpClient();
Log("Connecting UdpClient");
client.Connect("127.0.0.1", 9001);
await client.SendAsync(Encoding.UTF8.GetBytes($"Hello from {clientId}"));
await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(15));
await client.SendAsync(Encoding.UTF8.GetBytes($"Goodbye from {clientId}"));
client.Close();
Log("UdpClient closed");

void Log(string message) =>
    Console.WriteLine($"{DateTime.UtcNow:HH:mm:ss.fff}: {message}");

Answer 1

您可能知道，如果主机接收到当前未绑定的UDP端口的数据包，它可能会发回ICMP“端口不可访问”消息。它是否这样做取决于防火墙、私有/公共设置等。然而，在localhost上，它几乎总是会发送回这个数据包。

在您的服务器代码中，您正在调用SendAsync到旧客户端，这会提示这些“端口不可达”消息。

现在，在Windows（并且仅在Windows）上，默认情况下，收到的ICMP端口不可访问消息将关闭发送该消息的UDP套接字；因此，下次尝试在套接字上接收时，它将抛出异常，因为套接字已被操作系统关闭。

显然，这在您这里的多客户机、单服务器套接字设置中引起了令人头痛的问题，但幸运的是有一个修复方法:

您需要使用不常需要的SIO_UDP_CONNRESETWinsock控制代码，它关闭了自动关闭套接字的内置行为。

我不相信这个ioctl代码在dot net < code > IoControlCodes 类型中可用，但是您可以自己定义它。如果您将以下代码放在服务器报告的顶部，将不再出现错误。

const uint IOC_IN = 0x80000000U;
const uint IOC_VENDOR = 0x18000000U;

/// <summary>
/// Controls whether UDP PORT_UNREACHABLE messages are reported. 
/// </summary>
const int SIO_UDP_CONNRESET = unchecked((int)(IOC_IN | IOC_VENDOR | 12));

var udpClient = new UdpClient(9001);
udpClient.Client.IOControl(SIO_UDP_CONNRESET, new byte[] { 0x00 }, null);

请注意，此ioctl代码仅在Windows（XP及更高版本）上受支持，而在Linux上不受支持，因为它是由Winsock扩展提供的。当然，由于所描述的行为只是Windows上的默认行为，所以这种遗漏并不是一个重大损失。如果您试图创建一个跨平台库，您应该将其作为特定于Windows的代码。