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🪐 可靠的UDP协议

大约 7 分钟

可靠的UDP协议

这一章节中，我们会介绍引擎中支持的可靠的UDP协议（RUDP）！

前言：

我们知道，KBE引擎是支持TCP协议的，并且在许多网络应用中，为了可靠性都是采用TCP协议。那为什么我们引擎还要去支持RUDP协议呢？我们先来了解几个概念。

TCP

TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

其中最核心的就是其可靠性，主要表现在：

  1. 数据包顺序保障
  2. 超时重传
  3. 丢包重发
  4. 流量控制

具体请参见WIKI百科：《Transmission Control Protocol》一文。

既然TCP协议有这么多优势，为什么还需要RUDP协议以及RUDP协议是什么呢？

什么是可靠的UDP协议（RUDP）？

我们先来看看传统的UDP协议是什么？

UDP

UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议，它与TCP协议一样用于处理数据包，是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。可靠性由上层应用实现，所以要实现UDP的可靠性传输，必须通过应用层来实现和控制。而我们引擎支持的RUDP协议就是基于UDP同时实现了可靠性的一种协议。UDP的详细介绍请参见WIKI百科：《User Datagram Protocol》一文。

引擎支持的RUDP协议

RUDP（Reliable UDP）是可靠的用户数据报协议。它旨在提供一种解决方案，比UDP可靠，比TCP开销小。其中UDP为了低时延、低带宽占用等特性，无法保证是否丢包、顺序是否一致，而TCP增加了太多复杂度和开销来达到可靠性。为了RUDP获得更高的服务质量，它扩展了UDP，并实现了类似于TCP的功能，且开销更小。

应用场景的选择

说了这么多，那对于KBE引擎开发者，在TCP和RUDP之间如何进行选择呢？

选择使用哪种类型的套接字协议，完全取决于开发者编写的应用类型。如MMO游戏，那么对于状态同步的准确性、顺序等有一定要求，一般采用TCP或RUDP。再比如类似直播音视频的应用，业务本身的数据是可以允许缺失的，同时其成本和时延要求比较高，那采用UDP或RUDP是个不错的选择。

总结如下：

应用类型RUDPTCP
实时性要求敏感（如FPS）优选X
带宽占用敏感（成本考虑）X优选

提示

带宽占用上，RUDP比TCP大？ 由于RUDP为了可靠性的保障以及根据应用需要而配置的高实时参数的情况下，流量会耗费更多。

如何在引擎应用中使用RUDP协议

在KBEngine中已经内置了RUDP协议的支持，为了使开发者对协议的选择更加自由简单，对相应的配置进行了简化并在客户端SDK上提供了配置入口。接下来我们来看看具体如何在引擎中使用RUDP协议。

1、客户端上使用RUDP进行连接

只需在合适的应用场景下，从客户端上进行选择和配置即可。

引擎所有支持的客户端SDK插件上，都对RUDP做了开关设置，且默认的都是开启使用的状态。同时，针对RUDP的特性，添加了BUFFER_MAX的设置。

一旦RUDP是打开状态，则在与LoginApp完成账户认证后，客户端会使用RUDP的方式与BaseApp进行连接，完成RUDP的通讯。

下面我们按照不同客户端进行阐述：

1.1、Unity3D

我们知道，Unity3D中，SDK插件的入口是clientapp脚本。如下图：

从图中红色框可以看到：

1、 Force Disable UDP ：是否强制关闭UDP功能，默认是不勾选状态，即开启RUDP。

2、 UDP_SEND_BUFFER_MAX ：设置UDP发送的缓冲区大小。

3、 UDP_RECV_BUFFER_MAX ：设置UDP接收的缓冲区大小。

开发者可视自己的应用场景的不同而对这三个参数进行不同的调整，就可完美、自由的控制RUDP协议！非常容易吧！

2、引擎端上可选的配置选项

服务端为了更好的控制RUDP协议，也相应增加了一些配置选项。

提示

项目的引擎端配置请在{项目资产库}/res/server/kbengine.xml下进行修改，如该文件中不存在的字段，请自行根据格式添加。

2.1、reliableUDP字段

在channelCommon字段中新增了reliableUDP字段，该字段中对RUDP进行了各个方面的配置。如下：

<reliableUDP>
    <!-- Equivalent to TCP RCV_BUF, unit is the number of UDP-packages -->
    <readPacketsQueueSize>
        <internal>				1024		</internal>
        <external>				128			</external>
    </readPacketsQueueSize>

    <!-- Equivalent to TCP SND_BU, unit is the number of UDP-packages -->
    <writePacketsQueueSize>
        <internal>				1024		</internal>
        <external>				128			</external>
    </writePacketsQueueSize>

    <!-- internal update timer interval in millisec, 0 is default(100millisec)  -->
    <tickInterval>				10			</tickInterval>
    <!-- Retransmission TimeOut(millisec)  -->
    <minRTO>					10			</minRTO>
    <!-- ACK skipping times, 0 is default  -->
    <missAcksResend>			2			</missAcksResend>
    
    <!-- change MTU size, 0 is default(1400) -->
    <mtu>						0			</mtu>

    <!-- false: disable congestion control -->
    <congestionControl>			false		</congestionControl>
    <nodelay>					true		</nodelay>
</reliableUDP>

其中：

readPacketsQueueSize ： int， 接收的缓冲区队列大小，单位是包的数量。该参数类似于TCP协议中的接收缓冲区大小。其中internal针对内部的RUDP协议，external则针对外部的提供给客户端的RUDP协议。

writePacketsQueueSize ： int，类似的，发送的缓冲区队列大小。

tickInterval ： int，内部的更新间隔，单位毫秒。默认值为0，表示100毫秒。

minRTO ： int，最小的重传超时时间，单位毫秒。当超过该时间时，认为需要重传。

missAcksResend ： int，当前跳过的或丢失的ACK数量超过该值时，认为需要重新发送。默认为0，表示不重新发送。

mtu ： int，最大传输单元，指所能通过的最大数据包大小，单位为字节。默认值为0，表示1400字节。

congestionControl ： bool，是否开启拥塞控制。false表示不开启拥塞控制。

nodelay ： bool，是否开启延迟。true表示不开启延迟。该参数类似于TCP协议中的NODELAY设置，具体请参考TCP-Forcing data delivery

2.2、externalUdpPorts

针对有外部访问需求的App，如BaseApp、LoginApp，在原有的TCP端口设置上，都增加了UDP端口设置字段。如下方的BaseApp配置块：

<baseapp>
    <!-- 脚本入口模块， 相当于main函数 
        (Entry module, like the main-function)
    -->
    <entryScriptFile> kbemain </entryScriptFile>

    <!-- 指定接口地址，可配置网卡名、MAC、IP
        （Interface address specified, configurable NIC/MAC/IP） 
    -->
    <internalInterface>  </internalInterface>
    <externalInterface>  </externalInterface>						<!-- Type: String -->
    
    <!-- 强制指定外部IP地址或者域名，在某些网络环境下，可能会使用端口映射的方式来访问局域网内部的KBE服务器，那么KBE在当前
        的机器上获得的外部地址是局域网地址，此时某些功能将会不正常。例如：账号激活邮件中给出的回调地址, 登录baseapp。
        注意：服务端并不会检查这个地址的可用性，因为无法检查。
        (Forced to specify an external IP-address or Domain-name, In some server environment, May use the port mapping to access KBE,
        So KBE on current machines on the external IP address may be a LAN IP address, Then some functions will not normal.
        For example: account activation email address given callback.
        Note: the availability of server does not check the address, because cannot check)
    -->
    <externalAddress>  </externalAddress>							<!-- Type: String -->
    
    <!-- 暴露给客户端的端口范围
        （Exposed to the client port range） 
    -->
    <externalTcpPorts_min> 20015 </externalTcpPorts_min>			<!-- Type: Integer -->
    <externalTcpPorts_max> 20019 </externalTcpPorts_max>			<!-- Type: Integer -->
    <externalUdpPorts_min> 20005 </externalUdpPorts_min>			<!-- Type: Integer -->
    <externalUdpPorts_max> 20009 </externalUdpPorts_max>			<!-- Type: Integer -->
</baseapp>

熟悉引擎的开发者应该知道，externalTcpPorts_min和externalTcpPorts_max的意义，UDP也类似。

externalUdpPorts_min ： int，暴露给客户端的UDP端口范围的最小值。

externalUdpPorts_max ： int，暴露给客户端的UDP端口范围的最大值。0表示无限制。