利用 ACE 来实现 UDP 通讯

TCP和UDP的"保护消息边界" 机制

在socket网络程序中，TCP和UDP分别是面向连接和非面向连接的。因此TCP的socket编程，收发两端（客户端和服务器端）都要有一一成对的socket，因此，发送端为了将多个发往接收端的包，更有效的发到对方，使用了优化方法（Nagle算法），将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。这样，接收端，就难于分辨出来了，必须提供科学的拆包机制。
       对于UDP，不会使用块的合并优化算法，这样，实际上目前认为，是由于UDP支持的是一对多的模式，所以接收端的skbuff(套接字缓冲区）采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包，在每个UDP包中就有了消息头（消息来源地址，端口等信息），这样，对于接收端来说，就容易进行区分处理了。

保护消息边界和流

那么什么是保护消息边界和流呢?

       保护消息边界，就是指传输协议把数据当作一条独立的消息在网上 传输,接收端只能接收独立的消息.也就是说存在保护消息边界,接收 端一次只能接收发送端发出的一个数据包. 

       而面向流则是指无保护消息保护边界的,如果发送端连续发送数据, 接收端有可能在一次接收动作中,会接收两个或者更多的数据包.

       我们举个例子来说,例如,我们连续发送三个数据包,大小分别是2k, 4k , 8k,这三个数据包,都已经到达了接收端的网络堆栈中,如果使用UDP协议,不管我们使用多大的接收缓冲区去接收数据,我们必须有 三次接收动作,才能够把所有的数据包接收完.而使用TCP协议,我们只要把接收的缓冲区大小设置在14k以上,我们就能够一次把所有的 数据包接收下来.只需要有一次接收动作.这就是因为UDP协议的保护消息边界使得每一个消息都是独立的.而 流传输,却把数据当作一串数据流,他不认为数据是一个一个的消息.

 

      所以有很多人在使用tcp协议通讯的时候,并不清楚tcp是基于流的 传输,当连续发送数据的时候,他们时常会认识tcp会丢包.其实不然, 因为当他们使用的缓冲区足够大时,他们有可能会一次接收到两个甚 至更多的数据包,而很多人往往会忽视这一点,只解析检查了第一个数据包,而已经接收的其他数据包却被忽略了.所以大家如果要作这 类的网络编程的时候,必须要注意这一点.

 

结论：
     根据以上所说，可以这样理解，TCP为了保证可靠传输，尽量减少额外开销（每次发包都要验证），因此采用了流式传输，面向流的传输，相对于面向消息的传输，可以减少发送包的数量。从而减少了额外开销。但是，对于数据传输频繁的程序来讲，使用TCP可能会容易粘包。当然，对接收端的程序来讲，如果机器负荷很重，也会在接收缓冲里粘包。这样，就需要接收端额外拆包，增加了工作量。因此，这个特别适合的是数据要求可靠传输，但是不需要太频繁传输的场合（两次操作间隔100ms，具体是由TCP等待发送间隔决定的，取决于内核中的socket的写法）

     而UDP，由于面向的是消息传输，它把所有接收到的消息都挂接到缓冲区的接受队列中，因此，它对于数据的提取分离就更加方便，但是，它没有粘包机制，因此，当发送数据量较小的时候，就会发生数据包有效载荷较小的情况，也会增加多次发送的系统发送开销（系统调用，写硬件等）和接收开销。因此，应该最好设置一个比较合适的数据包的包长，来进行UDP数据的发送。（UDP最大载荷为1472，因此最好能
每次传输接近这个数的数据量，这特别适合于视频，音频等大块数据的发送，同时，通过减少握手来保证流媒体的实时性）

#pragma once

#include "ace/OS_main.h"
#include "ace/OS_NS_string.h"
#include "ace/OS_NS_unistd.h"
#include "ace/Reactor.h"
#include "ace/SOCK_Dgram.h"
#include "ace/INET_Addr.h"
#include "ace/Process.h"
#include "ace/Log_Msg.h"

class Dgram_Endpoint : public ACE_Event_Handler
{
public:
	Dgram_Endpoint(const ACE_INET_Addr &local_addr);
	~Dgram_Endpoint(void);
	virtual ACE_HANDLE get_handle(void) const;
	virtual int handle_input(ACE_HANDLE handle);
	virtual int handle_timeout(const ACE_Time_Value & tv, const void *arg = 0);
	virtual int handle_close(ACE_HANDLE handle, ACE_Reactor_Mask close_mask);
	int send(const char *buf, size_t len, const ACE_INET_Addr &);
private:
	ACE_SOCK_Dgram endpoint_;
};

#include "Dgram_Endpoint.h"


Dgram_Endpoint::Dgram_Endpoint(const ACE_INET_Addr &local_addr): endpoint_(local_addr)
{
}

Dgram_Endpoint::~Dgram_Endpoint(void)
{
}


int Dgram_Endpoint::send(const char *buf, size_t len, const ACE_INET_Addr &addr)
{
	return this->endpoint_.send (buf, len, addr);
}


ACE_HANDLE Dgram_Endpoint::get_handle (void) const
{
	return this->endpoint_.get_handle ();
}

int Dgram_Endpoint::handle_close (ACE_HANDLE handle, ACE_Reactor_Mask)
{
	ACE_UNUSED_ARG (handle);
	this->endpoint_.close ();
	delete this;
	return 0;
}

int Dgram_Endpoint::handle_input(ACE_HANDLE)
{
	char buf[BUFSIZ];
	memset(buf, 0, BUFSIZ);
	ACE_INET_Addr from_addr;

	ACE_DEBUG ((LM_DEBUG, "(%P|%t) activity occurred on handle %d!
", this->endpoint_.get_handle ()));

	ssize_t n = this->endpoint_.recv (buf, sizeof buf, from_addr);

	if (n == -1)
	{
		ACE_ERROR ((LM_ERROR, "%p
", "handle_input"));
	}
	else
	{
		ACE_DEBUG ((LM_DEBUG, "(%P|%t) buf of size %d = %*s
", n, n, buf));
	}
	return 0;
}


int Dgram_Endpoint::handle_timeout (const ACE_Time_Value &, const void *)
{
	ACE_DEBUG ((LM_DEBUG, "(%P|%t) timed out for endpoint
"));
	return 0;
}

#pragma once

#include "ace/Synch.h"
#include "ace/Task.h"
#include "Dgram_Endpoint.h"

class Customer_UI: public ACE_Task<ACE_MT_SYNCH>
{
public:
	Customer_UI(Dgram_Endpoint* dgram, ACE_INET_Addr remoaddr);
	~Customer_UI(void);
private:
	ACE_thread_t  threads[0x01];	
	Dgram_Endpoint* dgramep;
	ACE_INET_Addr remoteaddress;
public:
	virtual int open();
	virtual int svc();
};

#include "Customer_UI.h"


Customer_UI::Customer_UI(Dgram_Endpoint* dgram,  ACE_INET_Addr remoaddr)
{
	this->dgramep = dgram;
	this->remoteaddress = remoaddr;
}


Customer_UI::~Customer_UI(void)
{
}

int Customer_UI::open()
{
    return activate(THR_NEW_LWP, 1, 0, ACE_DEFAULT_THREAD_PRIORITY, -1, this, 0, 0, 0, threads);
}

int Customer_UI::svc()
{
	if (ACE_Thread::self() == threads[0])
	{	
		printf("threadid = %04d has been created
", threads[0]);
		while(1)
		{
			printf("please input message:
");
			char buff[BUFSIZ];
			memset(buff, 0, BUFSIZ);
			scanf("%s", buff);
			int length = strlen(buff);
			dgramep->send(buff, length, remoteaddress);
		}
	}
	return 0;
}

// NSVLR.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include "stdafx.h"
#include "Dgram_Endpoint.h"
#include "Customer_UI.h"


int main(int argc, char* argv[])
{

	WSADATA wsaData;
	if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsaData) != 0) return 0;	

	u_short localport = 5050;
	const ACE_TCHAR *remotehost = "127.0.0.1";
	u_short remoteport = 6060;

	ACE_INET_Addr remote_addr(remoteport, remotehost);
	ACE_INET_Addr local_addr(localport);

	Dgram_Endpoint *endpoint;

	ACE_NEW_RETURN (endpoint, Dgram_Endpoint(local_addr), -1);

	if (ACE_Reactor::instance ()->register_handler(endpoint, ACE_Event_Handler::READ_MASK) == -1)
	{
		ACE_ERROR_RETURN ((LM_ERROR, "ACE_Reactor::register_handler"), -1);
	}

	Customer_UI *ui;
	ACE_NEW_RETURN (ui, Customer_UI(endpoint, remote_addr), -1);
	ui->open();

	while(true)
	{
		ACE_Reactor::instance()->handle_events();
	}

	return 0;
}