一、 概述

　　UDT是一個高效能的基於UDP的資料傳輸協議，它是為支援高速廣域網上海量資料傳輸而設計，為解決TCP的效率和公平問題，同時提供可靠的資料流和報文傳輸。

　　UDT是C++庫，幾乎類同於BSD socket APIs。

　　UDT是多執行緒安全的，但並不是多程序共享。

　　二、 原理

　　UDT有兩種傳輸模式：資料流模式（SOCK_STREAM）和資料報模式(SOCK_DGRAM)

　　資料流模式類似於傳統的BSD套接字，這種模式下不能保證任何一端一個呼叫就把所有的資料傳送了，因為在資料流中沒有邊界資訊，程序需用loop來發送和接收。

　　資料報模式會將資料作為整個單元來傳送，不需要迴圈來接收和傳送資料，要麼全部發送，要麼一點也不傳送。在接收端如果緩衝區不夠大，則只會接收到部分資料，其他的將被丟棄。

　　UDT傳送資料有阻塞與非阻塞方式，在阻塞方式下，會直到把需要傳送的資料傳送完再返回，而非阻塞方式下，會根據socket底層的可用緩衝的大小，將緩衝區中的資料拷貝過去，有多大緩衝就拷貝多少，緩衝區滿了就立即返回，這個時候的返回值只是拷貝了多少，不代表傳送了多少，同時剩下的部分需要再次呼叫send

　　UDT增加了rendezvous模式，這是一種連線模式，用來穿透防火牆。這種模式下，UDT不能呼叫listen和accept，而是兩端bind後同時建立連線。

　　UDT允許使用者自己定義擁塞控制。可以繼承DUT/CCC下的CCC類來改變一些變數，如擁塞視窗，./app/cc.h下的例項是學習的快速途徑。

　　三、 安裝及平臺

　　UDT是基於原始碼的庫，所以沒有安裝檔案工具，我們只需要根據不同的系統和CPU架構使用命令來make相應的庫即可。

　　UDT支援的系統：linux，BSD，OSX

　　UDT支援的架構：IA32，IA64，POWERPC,AMD64

　　命令： make –e os=XXX arch=XXX

　　UDT來源於BSD socket API只有一個頭檔案，一些繼續使用BSDAPI 另一些需要加標示符UDT::

　　庫：libudt.h udt.dll udt.dylib libudt.a udt.lib

　　四、 配置設定

　　讀取和設定選項通過getsockopt和setsockopt方法，一般不要修改預設選項除非應用不能正常執行。

　　UDT_MSS用來設定包的大小，一般情況下最佳的UDT包的大小是網路MTU（預設1500位元組）的大小，連線的兩端都要設定這個值，傳輸時取兩端的較小者。

　　UDT用不同的同步方式語義UDT_SNDSYN和UDT_RCVSYN，它可以獨立的設定傳送和接收同步，具有更多的靈活性。它不允許在連線建立和關閉的時候進行非阻塞操作。

　　UDT緩衝區的大小理論上越大越好，要執行的好兩端buffer至少為【頻寬*RTT】

　　UDT使用UDP資料通道，所以UDP緩衝大小影響程式執行，但隨著buffer變大效果也會越來越不明顯。一般來說傳送端的buffer小一點，因為包的傳送沒有限制太多，但太大會增加端到端的延時。

　　UDT_LINGER是設定socket關閉時是否立即停止傳送緩衝區的資料。

　　UDT_RENDEZVOUS設定集合點模式，在穿越防火牆時很有用。

　　UDT_SNDTIMEO和UDT_RCVTIMEO是timeout值

　　UDT_REUSEADDR設定UDP埠是否可以給其他UDT使用，預設值是true。

　　以下情況需設定false

　　1，兩個UDT socket不能在同一埠監聽。

　　2，兩個UDT socket繫結在同一IP同一埠而不能建立連線。

　　傳送發有兩種選擇：

　　1，TTL（預設無限）為timeout時間。

　　2，訊息有序到達，直到上一個訊息到達或被丟棄才發下一個。

　　UDT提供檔案傳輸，UDT::sendfile和UDT::recvfile這種傳送接收方式跟

　　UDT::send和UDT::recv是正交的。也就是說用sendfile傳送不一定要用recvfile接收。另外，sendfile和recvfile不受SNDSYN,RCVSYN,SNDTIMEO,RCVTIMEO影響。它使用C++ fstream進行檔案IO。

　　UDT打洞，在傳統方式下，穿越防火牆時是用SO_REUSEADDR選項去開啟兩個socket繫結同一個埠，一個監聽一個建立連線。而UDT提供直接相連的方式。

　　UDT允許一個程序中的所有socket繫結到同一埠但只允許一個監聽。

　　UDT允許繫結已經存在的UDP埠有兩個好處：

　　1，當應用程式向伺服器傳送一個空包去獲得它的地址（尤其是在NAT防火牆下）時，使用者會建立一個UDP包傳送個server確定繫結的埠，然後UDP埠可以順便給UDT使用。

　　2，一些本地防火牆在關閉“打洞”時會改變對映埠,新的UDT繫結的埠將失效，此時用UDP的是必須的。

　　錯誤處理：所有的UDT API在遇到錯誤時都會返回error UDT定義兩種錯誤，

　　UDT::INVALID_SOCK和UDT::ERROR。可以用getErrorCode和getErrorMessage方法檢視存放在ERRORINFO資料結構中的錯誤程式碼及資訊。

　　成功的呼叫不會清楚錯誤，所以應用程式應該利用返回值檢查呼叫結果，可以呼叫個體lasterror().clean()來清除錯誤日誌。

　　五、 介面描述

　　socket方法

　　方法名

　　socket方法

　　功能

　　用於建立一個新的socket

　　詳細介面

　　UDTSOCKET socket(

　　int af,

　　int type,

　　int protocol

　　);

　　返回值

　　成功：返回socket描述符

　　錯誤：返回UDT::INVALID_SOCK

　　描述

　　type：指SICK_STREAM或SOCK_DARAM

　　protocol：忽略

　　af：AF_INET（IPv4)或者AF_INET（IPv6）

　　UDT支援IPv4和IPv6可以通過af引數選擇。

　　accept方法

　　方法名

　　accept方法

　　功能

　　用於接收一個進來的連線

　　詳細介面

　　UDTSOCKET accept(

　　UDTSOCKET u,

　　struct sockaddr* addr,

　　int* addrlen

　　);

　　返回值

　　成功：返回新連線的描述符

　　錯誤：返回UDT::INVALID_SOCK

　　描述

　　當一個UDT socket處於監聽狀態，它將接收到的連線存放在一個佇列裡，一個accept呼叫會依次從佇列裡首先取出對頭的連線，並將其移出佇列。

　　當佇列裡沒有連線請求時，一個阻塞式的socket就會等待下一個連線，遇到錯誤時會有一個非阻塞式的socket立即返回。

　　接收到的socket會繼承監聽socket的屬性。

　　bind方法

　　方法名

　　bind方法

　　功能

　　用於繫結一個埠

　　詳細介面

　　int bind(

　　UDTSOCKET u,

　　struct sockaddr* name,

　　int* namelen

　　);

　　int bind(

　　#ifndef WIN32

　　int udpsock

　　#else

　　SOCKET udpsock

　　#endif

　　);

　　返回值

　　成功：返回0

　　錯誤：返回UDT::ERROR

　　描述

　　繫結內容包括IP地址和埠，如果設定了INADDR_ANY，則表示0.0.0.0任意地址（多網絡卡時），當埠使用0則會使用一個隨機的可用埠，用getsockname可以獲得埠號，另一種方式UDT允許繫結在已存在的UDP埠（前面已寫）此時需注意程式碼的健壯性，一旦UDP描述符被UDT使用，不要再隨便使用除非你對系統非常瞭解。

　　繫結過程是必須的，除了在監聽下，如果沒有繫結，UDT會自動隨機繫結一個地址

　　cleanup方法

　　方法名

　　cleanup方法

　　功能

　　用於釋放UDT庫

　　詳細介面

　　int cleanup(

　　);

　　返回值

　　成功：返回0

　　錯誤：返回UDT::ERROR

　　描述

　　當它被呼叫有如下兩個操作：

　　1，所有存在的開啟的連線都會被關閉

　　2，後臺垃圾回收也被關閉。

　　這個方法有效的前提是：startup方法在之前呼叫。

　　startup方法

　　方法名

　　startup方法

　　功能

　　用於初始化UDT庫

　　詳細介面

　　int startup(

　　);

　　返回值

　　成功：返回0

　　錯誤：返回UDT::ERROR（此版本總會成功）

　　描述

　　初始化庫，開啟垃圾回收執行緒，必須在所有UDT呼叫之前呼叫它，否則會造成記憶體洩露。

　　若多次呼叫則只有第一次有效。

　　close方法

　　方法名

　　close方法

　　功能

　　用於關閉一個UDT連線

　　詳細介面

　　int close(

　　UDTSOCKET u

　　);

　　返回值

　　成功：返回0

　　錯誤：返回UDT::ERROR

　　描述

　　它溫和地關閉UDT連線並釋放有關的資料結構，如果沒有連線，則只釋放與socket相關的資源。

　　在阻塞方式下，如果UDT_LINGER設為非0，則會等待發送快取傳送完或者時間到。非阻塞下立即關閉。

　　關閉socket會發送一個關閉訊息給另一端，通知其關閉連線，如果沒有成功傳送，對方也會在一個TIME_OUT的時間後關閉。

　　不用的socket都應該被關掉。

　　connect方法

　　方法名

　　connect方法

　　功能

　　用於連線到服務端socket（常規）或者peer side（集合點模式）

　　詳細介面

　　int connect(

　　UDTSOCKET u,

　　const struct sockaddr* name,

　　int* namelen

　　);

　　返回值

　　成功：返回0

　　錯誤：返回UDT::ERROR

　　描述

　　UDT是面向連線的。有兩種模式：SOCK_STREA,和SOCK_DARAM模式，

　　name是需要建立連線的服務端或者peer side。

　　C/S模式下服務端要呼叫bind和listen，在rendezvous模式下，兩端都要bind並同時連線。

　　UDT至少需要一個來回建立連線，這對於頻繁建立連線又斷開的應用是一個瓶頸。

　　當UDT_RCVSYN=false（接收不同步）connect會立即返回，並在後臺執行建立連線，執行緒可以用epoll來等待連線完成。

　　當失敗是sicket可以重連，失敗的socket也要用close來關閉。

　　epoll方法

　　方法名

　　epoll方法

　　功能

　　用於有效地對大量的socket輪詢IO事件

　　詳細介面

　　#ifndef WIN32

　　typedef int SYSSOCKET;

　　#else

　　typedef SOCKET SYSSOCKET;

　　#endif

　　int epoll_create();

　　int epoll_add_usock(const int eid, const UDTSOCKET usock, const int* events=NULL);

　　int epoll_add_ssock(const int eid, const UDTSOCKET ssock, const int* events=NULL);

　　int epoll_remove_usock(const int eid, const UDTSOCKET usock, const int* events=NULL);

　　int epoll_remove_ssock(const int eid, const UDTSOCKET ssock, const int* events=NULL);

　　int epoll_wait(const int eid, std::set* readfds, std::set* writefds, int64_t msTimeOut, std::set* lrfds=NULL, std::set* wrfds=NULL);

　　int epoll_release(const int eid);

　　返回值

　　成功：epoll_create返回epoll ID，epoll_wait返回準備好IO的socket數量

　　其他三個函式返回0.

　　錯誤：返回UDT::ERROR

　　描述

　　當執行緒需等待很多socket時，應該用epoll代替select和selectEx來查詢。

　　它也提供等待系統socket，這樣應用就可以同時接受UDT和TCP/UDP。

　　執行緒可以用epoll_create去建立一個epoll ID用epoll_add_usock和epoll_remove_usock去新增和刪除socket，如果已經存在，新增會被忽略。

　　新增無效的或者關閉的socket會引發錯誤。刪除不存在的則不會錯誤（忽略）

　　在linux上，開發者可以用EPOLLIN(read)和EPOLLOUT(write)以及EPOLLERR(異常)來檢視具體事件。可以建立多個epoll。

　　epoll_wait是一個timeout值

　　getlasterror方法

　　方法名

　　getlasterror方法

　　功能

　　用於獲得一個執行緒最近一次的UDT錯誤

　　詳細介面

　　ERRORINFO& getlasterror(

　　);

　　返回值

　　成功：返回0

　　錯誤：返回UDT::ERROR

　　描述

　　讀出執行緒中最近一次的錯誤。

　　getpeername方法

　　方法名

　　getpeername方法

　　功能

　　用於獲得peer side的地址

　　詳細介面

　　int getpeername(

　　UDTSOCKET u,

　　struct sockaddr* name,

　　int* namelen

　　);

　　返回值

　　成功：返回0，並將地址儲存在name變數中。

　　錯誤：返回UDT::ERROR

　　描述

　　前提是：UDT socket已經建立了連線。

　　getsockname方法

　　方法名

　　getsockname方法

　　功能

　　用於獲得相關DUT的本地地址

　　詳細介面

　　int getsockname(

　　UDTSOCKET u,

　　struct sockaddr* name,

　　int* namelen

　　);

　　返回值

　　成功：返回0，並將地址儲存在name變數中。

　　錯誤：返回UDT::ERROR

　　描述

　　呼叫該方法前，UDT socket必須明確地綁定了或隱式地連線了。

　　如果該呼叫在bind之後且在connect之前，IP地址會返回用於繫結的地址，如果在連線之後，返回的是peer side看到的地址。

　　例如：

　　有一個代理地址，連線後，將返回代理IP地址，不是本地地址，但不管哪種情況，返回的埠號是一樣的。

　　因為UDP是無連線的，用此呼叫返回0.0.0.0作為IP地址，而UDT是面向連線的，UDT會返回一個有效的IP地址（如果沒有代理）。

　　UDT暫時還沒有多重連線功能，當有多個網絡卡時會出錯。

　　getsockopt方法和setsockopt方法

　　方法名

　　getsockopt方法和setsockopt方法

　　功能

　　用於獲得和設定UDT的配置選項

　　詳細介面

　　int getsockopt(

　　UDTSOCKET u,

　　int level,

　　SOCKOPT optname,

　　char* optval,

　　int* optlen

　　);

　　int setsockopt(

　　UDTSOCKET u,

　　int level,

　　SOCKOPT optname,

　　const char* optval,

　　int optlen

　　);

　　返回值

　　成功：返回0。

　　錯誤：返回UDT::ERROR

　　描述

　　optname選項描述符

　　optval存放設定選項的指標

　　optlen是optval的長度

　　不是任何時候都可以設定這些選項

　　perfmon方法

　　方法名

　　perfmon方法

　　功能

　　用於取得內部協議引數和執行追蹤

　　詳細介面

　　int perfmon(

　　UDTSOCKET u,

　　TRACEINFO* perf,

　　bool clear=true

　　);

　　返回值

　　成功：返回0。並且將追蹤結果存放在trace中。

　　錯誤：返回UDT::ERROR

　　描述

　　追蹤最近一次的記錄，結果寫進TRACEINFO結構中。

　　有三種資訊可讀：

　　1， 自連線以來的連線總數

　　2， 自上次清除counts後的數

　　3， 立即引數值

　　recv方法和send方法

　　方法名

　　recv方法和send方法

　　功能

　　用於讀取資料到本地緩衝區和將執行緒緩衝區中的資料發出去。

　　詳細介面

　　int recv(

　　UDTSOCKET u,

　　char* buf,

　　int len,

　　int flags

　　);

　　int send(

　　UDTSOCKET u,

　　const char* buf,

　　int len,

　　int flags

　　);

　　返回值

　　成功：返回傳送或接受資料的大小。

　　錯誤：返回UDT::ERROR

　　描述

　　recv從協議buf讀len長度的資料，不夠的話，讀取存在的，在阻塞方式下recv等待buf中存入資料，非阻塞方式下立即返回error。

　　可以給recv設定UDT_RCVTIMEO

　　同理傳送一個大小一定的資料，如果傳送緩衝buff不夠存入一定len長度的資料，則傳送一部分。在阻塞方式下send等待buffer有空餘再發，非阻塞方式下返回錯誤。

　　sendfile方法和recvfile方法

　　方法名

　　sendfile方法和recvfile方法

　　功能

　　用於傳送部分或全部本地檔案資料和讀出一定數量資料到本地檔案

　　詳細介面

　　int64_t recvfile(

　　UDTSOCKET u,

　　fstream& ofs,

　　int64_t& offset,

　　int64_t size,

　　int block=366000

　　);

　　int64_t sendfile(

　　UDTSOCKET u,

　　fstream& ifs,

　　const int64_t& offset,

　　const int64_t size,

　　const int block=7320000

　　);

　　返回值

　　成功：返回傳送或接收的資料大小。

　　錯誤：返回UDT::ERROR

　　描述

　　sendfile通常是阻塞方式傳送，UDT_SNDSYN和UDTTIMEO都不影響它的傳送。

　　在peer side不一定非要用recvfile接收sendfile

　　recvfile呼叫前必須知道資料的大小，否則可能會造成死鎖。

　　recvmsg方法和sendmsg方法

　　方法名

　　recvmsg方法和sendmsg方法

　　功能

　　用於傳送和接收有效的資料報

　　詳細介面

　　int recvmsg(

　　UDTSOCKET u,

　　char* msg,

　　int len

　　);

　　int sendmsg(

　　UDTSOCKET u,

　　const char* msg,

　　int len,

　　int ttl=-1,

　　bool inorder=false

　　);

　　返回值

　　成功：返回傳送或接收的資料大小。

　　錯誤：返回UDT::ERROR

　　描述

　　recvmsg和sendmsg只能在SOCK_DGRAM模式下。

　　接收不夠的message會被丟棄。

　　在阻塞方式下和send跟recv一樣需等待buffer

　　TTL限定了送達的時間，時間到沒送達將被丟棄。

　　inorder引數決定了資料報的有序到達，先前的報文到達後來的才能發。

　　銳英源軟體開發經驗

　　UDT管理網路通訊，是UDP的增強版本，裡面有可靠的演算法解決了UDP得不可靠性。這些通用的介紹在這裡不詳細講，UDT原始碼特點是本段文章關注的重點。它有如下特點：

　　1、用C++方式實現了高效演算法，同時避免了C++的缺點。

　　2、合理地設計了類和類關係，是初學者學習面向物件的好目標。

　　3、用編譯巨集方式同時支援了Linux和Windows平臺。

　　4、指標的巧妙使用和C語言方式的完美結合，提供了基礎資料結構。

　　上述特點在銳英源研究時，印象非常深刻，我們銳英源也重視這些特點，製作了完美的剖析視訊，這些視訊對初學者適合，也對入門進階者適用，是提升能力的好選擇。