asio-kcp源碼分析


asio kcp代碼走讀

(1)kcp_client_wrap類

a 提供方法接口如下:
	send_msg
		kcp_client_.send_msg(msg);
	stop //等待工作線程退出
	set_event_callback
	
	connect //main函數中調用connect進行kcp client的初始化
		kcp_client_.connect_async
		do_asio_kcp_connect_loop	
		
	connect_async
	connect_result
b 包含的私有方法:
start_workthread
client_event_callback_func
handle_client_event_callback

do_asio_kcp_connect_loop 
	while(){kcp_client_.update();} //主線程中kcp的tick

workthread_loop //工作線程入口函數

do_workthread_loop 
	while(){kcp_client_.update();} //工作線程中kcp的tick,kcp update時間間隔是KCP_UPDATE_INTERVAL 5ms
c 封裝的成員變量有:
kcp_client kcp_client_;
相關狀態變量
d kcp client創建實例:
asio_kcp::kcp_client_wrap net;
Client client;
net.set_event_callback(Client::client_event_callback, (void*)(&client));

int ret = net.connect(0, "127.0.0.1", 32323);
asio_kcp::millisecond_sleep(10);

net.send_msg(std::string("1234567890"));
asio_kcp::millisecond_sleep(510);

(2)kcp_client類

a 提供方法接口如下:
connect_async
	init_udp_connect 
	//設置udp連接的狀態,in_connect_stage_置為true,獲得當前時間作為connect_start_time_
	
send_msg //主線程調用此函數將待發送消息push到發送隊列中,供工作線程使用
	send_msg_queue_.push(msg);

update
	do_asio_kcp_connect //向udp server發送“標志連接”的消息,並請求udp server端分配kcp conv
	
	//若udp連接成功 (connect_succeed_字段為true,當client的kcp初始化完成)
	do_send_msg_in_queue //一次全部取出發送隊列中的消息,並調用ikcp_send,交給kcp模塊進行處理
		while(){ikcp_send();}
	
	do_recv_udp_packet_in_loop
		recv 
		handle_udp_packet 
			is_disconnect_packet //是否斷連消息
			ikcp_input //交給kcp將收到的udp消息由kcp消息格式轉化為應用層消息格式
			while(1){recv_udp_package_from_kcp();}//
				//recv_udp_package_from_kcp()的內容:
				ikcp_recv //利用ikcp_recv獲取經kcp解析(去掉頭)后的應用層消息
			
	ikcp_update
		//距上次ts_flush超過一定閾值,則調用ikcp_flush,並更新kcp->ts_flush
		ikcp_flush //利用ikcp_output調用注冊的回調函數將各類kcp消息(ack/數據/請求窗口/告知窗口)發送給udp server
b 包含的私有方法:
init_udp_connect
	//servaddr_內容填充,udp服務端ip、監聽端口號、
	socket  //SOCK_DGRAM,建立udp socket,設置為非阻塞模式
	bind	//填充struct sockaddr_in bind_addr,利用bind綁定本地端口號
	connect(udp_socket_, &servaddr_,...) //

connect_timeout //kcp重連時間間隔 500ms
need_send_connect_packet
do_asio_kcp_connect
	do_send_connect_packet
	try_recv_connect_back_packet //
	

udp_output //靜態方法,在kcp模塊中被調用,下面方法所屬的應用層類實例指針為kcp_client*
	((kcp_client*)user)->send_udp_package(buf, len); //
		send//利用應用層創建的udp網絡連接將kcp封裝后的udp消息發送出去

send_udp_package
	send//利用應用層創建的udp網絡連接將kcp封裝后的udp消息發送出去

do_send_connect_packet
	making_connect_packet //udp client向udp server發送特定“標志連接”的消息,用於udp服務端記錄udp client信息
		send
do_recv_udp_packet_in_loop

do_send_msg_in_queue

handle_udp_packet

try_recv_connect_back_packet
	recv //等待接收“send_back_conv_packet”,消息體內容:"asio_kcp_connect_back_package get_conv:"
	grab_conv_from_send_back_conv_packet //從udp服務端接收到上面消息后,解析出消息中包含的conv字段值(udp server分配)
	init_kcp(conv);//利用服務端發來的conv來初始化client端的kcp
	//狀態置位,in_connect_stage_置為false,connect_succeed_置為true
	
init_kcp
	p_kcp_ = ikcp_create(conv, (void*)this); //創建kcp對象,並將應用層的上下文信息指針傳遞給kcp模塊
	//注冊應用層的udp發送消息的回調kcp_client::udp_output
	ikcp_nodelay(p_kcp_, 1, 2, 1, 1);//為kcp設置特定模式
c 封裝的成員變量有:
in_connect_stage_; //udp連接狀態

threadsafe_queue_mutex<std::string> send_msg_queue_;//線程安全的發送隊列,主線程生產,工作線程消費
int udp_port_bind_;//本地udp端口號
std::string server_ip_;//udp服務器ip
int server_port_;//udp服務器監聽端口號
int udp_socket_;//fd
char udp_data_[1024 * 4];//緩存區

ikcpcb* p_kcp_;//本client對應的kcp信息

(3)client_with_asio類,繼承自: private boost::noncopyable基類 =========使用asio庫的示例

a 提供方法接口如下:
b 包含的私有方法:
c 封裝的成員變量有:
asio_kcp::kcp_client kcp_client_;
//幾個定時器
boost::asio::deadline_timer client_timer_;
boost::asio::deadline_timer client_timer_send_msg_;

//幾個整數vector (包含接收包的間隔的vector)

總結:udp客戶端的邏輯

整體,udp連接的建立過程,和,kcp的初始化和創建過程:

1 udp client的主線程

connect //main函數中調用connect進行kcp client的初始化

	kcp_client_.connect_async
	
		init_udp_connect 
			//servaddr_內容填充,udp服務端ip、監聽端口號、
			socket  //SOCK_DGRAM,建立udp socket,設置為非阻塞模式
			bind	//填充struct sockaddr_in bind_addr,利用bind綁定本地端口號
			connect(udp_socket_, &servaddr_,...) //
			
		//設置udp連接的狀態,in_connect_stage_置為true,獲得當前時間作為connect_start_time_
		
	do_asio_kcp_connect_loop	
		while(){kcp_client_.update();} //主線程中kcp的tick
			//kcp_client_.update()執行的操作
			
			do_asio_kcp_connect //向udp server發送“標志連接”的消息,並請求udp server端分配kcp conv
			
			//若udp連接成功 (connect_succeed_字段為true,當client的kcp初始化完成)
			do_send_msg_in_queue //一次全部取出發送隊列中的消息,並調用ikcp_send,交給kcp模塊進行處理
				while(){ikcp_send();}
			
			do_recv_udp_packet_in_loop
				recv 
				handle_udp_packet  
					is_disconnect_packet //是否斷連消息
					ikcp_input //交給kcp將收到的udp消息由kcp消息格式轉化為應用層消息格式
					while(1){recv_udp_package_from_kcp();}//
						//recv_udp_package_from_kcp()的內容:
						ikcp_recv //利用ikcp_recv獲取經kcp解析(去掉頭)后的應用層消息
						
						//while中調用recv_udp_package_from_kcp后,又調用下面函數
						(*pevent_func_)(p_kcp_->conv, eRcvMsg, msg, event_callback_var_); //pevent_func_在set_event_callback()中被注冊,
						//這里的示例是Client::client_event_callback(上層業務處理函數,傳入的參數列表是:{kcp conv,udp消息類型eEventType類型,消息內容,event_func_var_(上層注冊時傳遞的指針)})
						//eEventType在udp client定義在kcp_client.hpp中
						
						
					
			ikcp_update
				//距上次ts_flush超過一定閾值,則調用ikcp_flush,並更新kcp->ts_flush
				ikcp_flush //利用ikcp_output調用注冊的回調函數將各類kcp消息(ack/數據/請求窗口/告知窗口)發送給udp server
	
	start_workthread //創建工作線程

2 udp client的主線程

workthread_loop
	do_workthread_loop
		while(){kcp_client_.update();} //工作線程中kcp的tick,kcp update時間間隔是KCP_UPDATE_INTERVAL 5ms

3 udp_output //靜態方法,在kcp模塊中被調用,下面方法所屬的應用層類實例指針為kcp_client*

	((kcp_client*)user)->send_udp_package(buf, len); //
		send//利用應用層創建的udp網絡連接將kcp封裝后的udp消息發送出去

udp服務端

(1)connection_manager類,udp server管理多個udp client的管理類,繼承自private boost::noncopyable, public std::enable_shared_from_this<connection_manager>這兩個基類,

a 提供方法接口如下:
connection_manager //構造函數,在udp server的main函數中系統初始化時進行調用

	hook_udp_async_receive //為udp server對應的監聽udp socket創建回調connection_manager::handle_udp_receive_from(利用boost::bind進行綁定),和udp接收緩存區,以及udp網元信息udp_remote_endpoint_
	//udp_socket_用boost::asio::io_service io_service, udp::endpoint(boost::asio::ip::address::from_string(address), udp_port)實參進行初始化
	hook_kcp_timer //創建kcp定時器kcp_timer_

stop_all //斷開所有udp client的連接
force_disconnect
	call_event_callback_func //調用該函數,將特定消息:"server force disconnect"傳遞給上層注冊的回掉函數event_callback_
	connections_.remove_connection //斷開
	

set_callback //將來自應用層上層的業務回調函數保存在該類的event_callback_成員變量中

send_msg //從connections_中根據kcp conv找到對應udp client的連接指針的智能指針管理類connection_ptr,並調用send_kcp_msg
	connections_.find_by_conv
	connection::send_kcp_msg
		ikcp_send //調用kcp接口將應用層消息傳遞給kcp模塊,交給kcp模塊進行kcp頭的封裝和其他處理

call_event_callback_func

send_udp_packet

get_cur_clock
b 包含的私有方法:
handle_udp_receive_from
	is_connect_packet //調用公共庫中函數判斷是否連接包,消息內容是:"asio_kcp_connect_package get_conv"
	handle_connect_packet //若是連接包,則調用該函數,
		udp_socket_.send_to //向udp client發送連接包的響應消息:"asio_kcp_connect_back_package get_conv: %kcp conv" 
		
		connections_.add_new_connection //並在此時,將udp client的網元信息保存在udp server中
		
	handle_kcp_packet //其他非連接包的udp client發來的包的處理
		ikcp_get_conv //從應用層收到的udp消息中解析出kcp conv
		connections_.find_by_conv //利用conv找到udp client的網元連接信息
		
		connection::input//獲取當前時間戳,更新last_packet_recv_time_,並更新udp client的網元信息udp_remote_endpoint_;並調用kcp接口將應用層接收到的udp消息,交給kcp模塊處理,
		
			ikcp_input  //交給kcp將收到的udp消息由kcp消息格式轉化為應用層消息格式
			
			//調用ikcp_recv從kcp模塊獲取解析后的應用層消息,並進行相關處理
			ikcp_recv

hook_udp_async_receive

handle_kcp_time //該函數是kcp定時器kcp_timer_的超時回調,每隔5ms調用一次
	hook_kcp_timer
	connections_.update_all_kcp(cur_clock_); //更新所有udp client的kcp tick
	
hook_kcp_timer //設置kcp定時器的超時時間5ms和異步回調函數connection_manager::handle_kcp_time

handle_connect_packet

handle_kcp_packet
c 封裝的成員變量有:
stopped_ //udp server正常工作的標志,bool類型
std::function<event_callback_t> event_callback_; //應用層回調

udp::endpoint udp_remote_endpoint_;  //udp server測的udp連接的網元信息
udp::socket udp_socket_; //udp server測的udp socket信息

char udp_data_[1024 * 32];//udp server測的udp應用層接收緩存區,udp_packet_max_length = 1080((576-8-20 - 8) * 2)

connection_container connections_; //包含了各個udp client的kcp、udp連接網元等信息

(2)connection_container類,繼承自private boost::noncopyable

a 提供方法接口如下:
get_new_conv //udp server為多個udp client分配全局唯一kcp conv,從1000遞增一個static全局變量
	
update_all_kcp//遍歷多個udp client的map,對每個調用下面函數
	connection_manager::update_kcp
		ikcp_update
			//距上次ts_flush超過一定閾值,則調用ikcp_flush,並更新kcp->ts_flush
			ikcp_flush //利用ikcp_output調用注冊的回調函數將各類kcp消息(ack/數據/請求窗口/告知窗口)發送給udp server
			
	connection_manager::do_timeout //超時后將該udp client從map中刪掉
	
add_new_connection //利用傳入的kcp conv和udp client信息udp::endpoint udp_sender_endpoint來本地維護多個udp client的信息
	connection::create //傳入connection_manager指針manager_ptr、kcp conv、udp_sender_endpoint,將manager_ptr維護在智能指針中
		connection::init_kcp
		connection::set_udp_remote_endpoint
b 包含的私有方法:
c 封裝的成員變量有:
std::unordered_map<kcp_conv_t, connection::shared_ptr> connections_; //每個kcp標志(conv)和每個udp client連接之間的哈希map

(3)connection類,udp server用於管理每一個udp client的信息,繼承自private boost::noncopyable

a 提供方法接口如下:
is_timeout
do_timeout

udp_output //kcp直接調用的應用層注冊的回調
	((connection*)user)->send_udp_package(buf, len);
	
send_kcp_msg
	ikcp_send //調用kcp接口將應用層消息傳遞給kcp模塊,交給kcp模塊進行kcp頭的封裝和其他處理
	
input //獲取當前時間戳,更新last_packet_recv_time_,並更新udp client的網元信息udp_remote_endpoint_;並調用kcp接口將應用層接收到的udp消息,交給kcp模塊處理,
	ikcp_input 
	
	//調用ikcp_recv從kcp模塊獲取解析后的應用層消息,並進行相關處理
	ikcp_recv
	
update_kcp
	ikcp_update
b 包含的私有方法:
init_kcp //同udp client的init_kcp的實現
	ikcp_create
	//注冊的回調函數是connection::udp_output
	ikcp_nodelay(p_kcp_, 1, 5, 1, 1);

udp_output
send_udp_package
	connection_manager.send_udp_packet

get_cur_clock
get_timeout_time
c 封裝的成員變量有:
std::weak_ptr<connection_manager> connection_manager_weak_ptr_; 
kcp_conv_t conv_; //本udp連接的標志:kcp conv
ikcpcb* p_kcp_;
udp::endpoint udp_remote_endpoint_; //udp client的網元信息
uint32_t last_packet_recv_time_; //上次從udp client收到包的時間戳

(4)server類

a 提供方法接口如下:
server //構造函數,
//添加各個信號SIGINT、SIGTERM、SIGQUIT到signals_,並注冊信號處理的回調函數server::handle_stop
//注冊應用層的正常事件回調server::event_callback
	connection_manager::set_callback //將來自應用層上層的業務回調函數server::event_callback保存在該類的event_callback_成員變量中
	
run
	io_service_.run();//阻塞,直到所有的異步操作完成,
b 包含的私有方法:
handle_stop
event_callback //被調用的地方:connection_manager::call_event_callback_func
	//若消息類型是kcp_svr::eRcvMsg,則調用下面函數
	kcp_server_.send_msg(conv, msg);
		connection_manager::send_msg //從connections_中根據kcp conv找到對應udp client的連接指針的智能指針管理類connection_ptr,並調用send_kcp_msg
			connections_.find_by_conv
			connection::send_kcp_msg
				ikcp_send //調用kcp接口將應用層消息傳遞給kcp模塊,交給kcp模塊進行kcp頭的封裝和其他處理
hook_test_timer
handle_test_timer
test_force_disconnect
c 封裝的成員變量有:

boost::asio::io_service io_service_; //用作執行異步操作

boost::asio::signal_set signals_;//用於注冊各種進程終止通知函數

bool stopped_;

kcp_svr::server kcp_server_; //管理了各個udp client連接信息的udp+kcp管理類

boost::asio::deadline_timer test_timer_;

udp server端的示例main函數

main

 server s(argv[1], argv[2]); //初始化udp server,構造函數,
	//添加各個信號SIGINT、SIGTERM、SIGQUIT到signals_,並注冊信號處理的回調函數server::handle_stop
	//注冊應用層的正常事件回調server::event_callback

	new connection_manager //調用構造函數connection_manager,在udp server的main函數中系統初始化時進行調用

		hook_udp_async_receive //為udp server對應的監聽udp socket創建回調connection_manager::handle_udp_receive_from(利用boost::bind進行綁定),和udp接收緩存區,以及udp網元信息udp_remote_endpoint_
		//udp_socket_用boost::asio::io_service io_service, udp::endpoint(boost::asio::ip::address::from_string(address), udp_port)實參進行初始化
		hook_kcp_timer //創建kcp定時器kcp_timer_
		
	connection_manager::set_callback //將來自應用層上層的業務回調函數server::event_callback保存在該類的event_callback_成員變量中
		event_callback_=//保存在本地
		
		
 s.run();
 
	handle_udp_receive_from //當udp server socket收到消息時觸發調用,從接收包中解析出kcp conv,進而判斷是屬於哪個udp client的消息
	
		is_connect_packet //調用公共庫中函數判斷是否連接包,消息內容是:"asio_kcp_connect_package get_conv"
		handle_connect_packet //若是連接包,則調用該函數,
			udp_socket_.send_to //向udp client發送連接包的響應消息:"asio_kcp_connect_back_package get_conv: %kcp conv" 
			
			connections_.add_new_connection //並在此時,將udp client的網元信息保存在udp server中
			
		handle_kcp_packet //其他非連接包的udp client發來的包的處理
			ikcp_get_conv //從應用層收到的udp消息中解析出kcp conv
			connections_.find_by_conv //利用conv找到udp client的網元連接信息
			
			connection::input//獲取當前時間戳,更新last_packet_recv_time_,並更新udp client的網元信息udp_remote_endpoint_;並調用kcp接口將應用層接收到的udp消息,交給kcp模塊處理,
			
				ikcp_input  //交給kcp將收到的udp消息由kcp消息格式轉化為應用層消息格式
				
				//調用ikcp_recv從kcp模塊獲取解析后的應用層消息,並進行相關處理
				ikcp_recv
				
				connection_manager::call_event_callback_func //調用上層業務注冊的回調,這里的示例是,
					event_callback_ //被調用的地方:connection_manager::call_event_callback_func
					
						//若消息類型是kcp_svr::eRcvMsg,則調用下面函數
						kcp_server_.send_msg(conv, msg);
							connection_manager::send_msg //從connections_中根據kcp conv找到對應udp client的連接指針的智能指針管理類connection_ptr,並調用send_kcp_msg
								connections_.find_by_conv
								connection::send_kcp_msg
									ikcp_send //調用kcp接口將應用層消息傳遞給kcp模塊,交給kcp模塊進行kcp頭的封裝和其他處理
 					
				

在udp client和udp server之間的幾種不同udp消息類型:

服務端定義在kcp_typedef.hpp中 /server_lib/
    enum eEventType
    {
        eConnect,
        eDisconnect,
        eRcvMsg,
        eLagNotify,

        eCountOfEventType
    };


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