asio-kcp源码分析

• 2019 年 10 月 3 日
• 筆記

asio kcp代码走读

（1）kcp_client_wrap类

a 提供方法接口如下：

    send_msg          kcp_client_.send_msg(msg);      stop //等待工作线程退出      set_event_callback        connect //main函数中调用connect进行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();} //主线程中kcp的tick    workthread_loop //工作线程入口函数    do_workthread_loop      while(){kcp_client_.update();} //工作线程中kcp的tick，kcp update时间间隔是KCP_UPDATE_INTERVAL 5ms      

c 封装的成员变量有：

kcp_client kcp_client_;  相关状态变量

d kcp client创建实例：

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类

a 提供方法接口如下：

connect_async      init_udp_connect      //设置udp连接的状态，in_connect_stage_置为true，获得当前时间作为connect_start_time_    send_msg //主线程调用此函数将待发送消息push到发送队列中，供工作线程使用      send_msg_queue_.push(msg);    update      do_asio_kcp_connect //向udp server发送“标志连接”的消息，并请求udp server端分配kcp conv        //若udp连接成功 （connect_succeed_字段为true，当client的kcp初始化完成）      do_send_msg_in_queue //一次全部取出发送队列中的消息，并调用ikcp_send，交给kcp模块进行处理          while(){ikcp_send();}        do_recv_udp_packet_in_loop          recv          handle_udp_packet              is_disconnect_packet //是否断连消息              ikcp_input //交给kcp将收到的udp消息由kcp消息格式转化为应用层消息格式              while(1){recv_udp_package_from_kcp();}//                  //recv_udp_package_from_kcp()的内容：                  ikcp_recv //利用ikcp_recv获取经kcp解析（去掉头）后的应用层消息        ikcp_update          //距上次ts_flush超过一定阈值，则调用ikcp_flush，并更新kcp->ts_flush          ikcp_flush //利用ikcp_output调用注册的回调函数将各类kcp消息(ack/数据/请求窗口/告知窗口)发送给udp server      

b 包含的私有方法：

init_udp_connect      //servaddr_内容填充，udp服务端ip、监听端口号、      socket  //SOCK_DGRAM，建立udp socket，设置为非阻塞模式      bind    //填充struct sockaddr_in bind_addr，利用bind绑定本地端口号      connect(udp_socket_, &servaddr_,...) //    connect_timeout //kcp重连时间间隔 500ms  need_send_connect_packet  do_asio_kcp_connect      do_send_connect_packet      try_recv_connect_back_packet //      udp_output //静态方法,在kcp模块中被调用，下面方法所属的应用层类实例指针为kcp_client*      ((kcp_client*)user)->send_udp_package(buf, len); //          send//利用应用层创建的udp网络连接将kcp封装后的udp消息发送出去    send_udp_package      send//利用应用层创建的udp网络连接将kcp封装后的udp消息发送出去    do_send_connect_packet      making_connect_packet //udp client向udp server发送特定“标志连接”的消息，用于udp服务端记录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”，消息体内容："asio_kcp_connect_back_package get_conv:"      grab_conv_from_send_back_conv_packet //从udp服务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);//利用服务端发来的conv来初始化client端的kcp      //状态置位，in_connect_stage_置为false，connect_succeed_置为true    init_kcp      p_kcp_ = ikcp_create(conv, (void*)this); //创建kcp对象，并将应用层的上下文信息指针传递给kcp模块      //注册应用层的udp发送消息的回调kcp_client::udp_output      ikcp_nodelay(p_kcp_, 1, 2, 1, 1);//为kcp设置特定模式

c 封装的成员变量有：

in_connect_stage_; //udp连接状态    threadsafe_queue_mutex<std::string> send_msg_queue_;//线程安全的发送队列，主线程生产，工作线程消费  int udp_port_bind_;//本地udp端口号  std::string server_ip_;//udp服务器ip  int server_port_;//udp服务器监听端口号  int udp_socket_;//fd  char udp_data_[1024 * 4];//缓存区    ikcpcb* p_kcp_;//本client对应的kcp信息

（3）client_with_asio类，继承自: private boost::noncopyable基类 =========使用asio库的示例

a 提供方法接口如下：

b 包含的私有方法：

c 封装的成员变量有：

asio_kcp::kcp_client kcp_client_;  //几个定时器  boost::asio::deadline_timer client_timer_;  boost::asio::deadline_timer client_timer_send_msg_;    //几个整数vector （包含接收包的间隔的vector）

总结：udp客户端的逻辑

整体，udp连接的建立过程，和，kcp的初始化和创建过程：

1 udp client的主线程

connect //main函数中调用connect进行kcp client的初始化        kcp_client_.connect_async            init_udp_connect              //servaddr_内容填充，udp服务端ip、监听端口号、              socket  //SOCK_DGRAM，建立udp socket，设置为非阻塞模式              bind    //填充struct sockaddr_in bind_addr，利用bind绑定本地端口号              connect(udp_socket_, &servaddr_,...) //            //设置udp连接的状态，in_connect_stage_置为true，获得当前时间作为connect_start_time_        do_asio_kcp_connect_loop          while(){kcp_client_.update();} //主线程中kcp的tick              //kcp_client_.update()执行的操作                do_asio_kcp_connect //向udp server发送“标志连接”的消息，并请求udp server端分配kcp conv                //若udp连接成功 （connect_succeed_字段为true，当client的kcp初始化完成）              do_send_msg_in_queue //一次全部取出发送队列中的消息，并调用ikcp_send，交给kcp模块进行处理                  while(){ikcp_send();}                do_recv_udp_packet_in_loop                  recv                  handle_udp_packet                      is_disconnect_packet //是否断连消息                      ikcp_input //交给kcp将收到的udp消息由kcp消息格式转化为应用层消息格式                      while(1){recv_udp_package_from_kcp();}//                          //recv_udp_package_from_kcp()的内容：                          ikcp_recv //利用ikcp_recv获取经kcp解析（去掉头）后的应用层消息                            //while中调用recv_udp_package_from_kcp后，又调用下面函数                          (*pevent_func_)(p_kcp_->conv, eRcvMsg, msg, event_callback_var_); //pevent_func_在set_event_callback()中被注册，                          //这里的示例是Client::client_event_callback（上层业务处理函数，传入的参数列表是：{kcp conv,udp消息类型eEventType类型,消息内容，event_func_var_(上层注册时传递的指针)}）                          //eEventType在udp client定义在kcp_client.hpp中                    ikcp_update                  //距上次ts_flush超过一定阈值，则调用ikcp_flush，并更新kcp->ts_flush                  ikcp_flush //利用ikcp_output调用注册的回调函数将各类kcp消息(ack/数据/请求窗口/告知窗口)发送给udp server        start_workthread //创建工作线程

2 udp client的主线程

workthread_loop      do_workthread_loop          while(){kcp_client_.update();} //工作线程中kcp的tick，kcp update时间间隔是KCP_UPDATE_INTERVAL 5ms          

3 udp_output //静态方法,在kcp模块中被调用，下面方法所属的应用层类实例指针为kcp_client
((kcp_client)user)->send_udp_package(buf, len); //

        send//利用应用层创建的udp网络连接将kcp封装后的udp消息发送出去              

udp服务端

（1）connection_manager类，udp server管理多个udp client的管理类，继承自private boost::noncopyable, public std::enable_shared_from_this这两个基类，

a 提供方法接口如下：

connection_manager //构造函数，在udp server的main函数中系统初始化时进行调用        hook_udp_async_receive //为udp server对应的监听udp socket创建回调connection_manager::handle_udp_receive_from(利用boost::bind进行绑定)，和udp接收缓存区，以及udp网元信息udp_remote_endpoint_      //udp_socket_用boost::asio::io_service io_service, udp::endpoint(boost::asio::ip::address::from_string(address), udp_port)实参进行初始化      hook_kcp_timer //创建kcp定时器kcp_timer_    stop_all //断开所有udp client的连接  force_disconnect      call_event_callback_func //调用该函数，将特定消息："server force disconnect"传递给上层注册的回掉函数event_callback_      connections_.remove_connection //断开      set_callback //将来自应用层上层的业务回调函数保存在该类的event_callback_成员变量中    send_msg //从connections_中根据kcp conv找到对应udp client的连接指针的智能指针管理类connection_ptr，并调用send_kcp_msg      connections_.find_by_conv      connection::send_kcp_msg          ikcp_send //调用kcp接口将应用层消息传递给kcp模块，交给kcp模块进行kcp头的封装和其他处理    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 //调用公共库中函数判断是否连接包，消息内容是："asio_kcp_connect_package get_conv"      handle_connect_packet //若是连接包，则调用该函数，          udp_socket_.send_to //向udp client发送连接包的响应消息："asio_kcp_connect_back_package get_conv: %kcp conv"            connections_.add_new_connection //并在此时，将udp client的网元信息保存在udp server中        handle_kcp_packet //其他非连接包的udp client发来的包的处理          ikcp_get_conv //从应用层收到的udp消息中解析出kcp conv          connections_.find_by_conv //利用conv找到udp client的网元连接信息            connection::input//获取当前时间戳，更新last_packet_recv_time_，并更新udp client的网元信息udp_remote_endpoint_；并调用kcp接口将应用层接收到的udp消息，交给kcp模块处理，                ikcp_input  //交给kcp将收到的udp消息由kcp消息格式转化为应用层消息格式                //调用ikcp_recv从kcp模块获取解析后的应用层消息，并进行相关处理              ikcp_recv    hook_udp_async_receive    handle_kcp_time //该函数是kcp定时器kcp_timer_的超时回调，每隔5ms调用一次      hook_kcp_timer      connections_.update_all_kcp(cur_clock_); //更新所有udp client的kcp tick    hook_kcp_timer //设置kcp定时器的超时时间5ms和异步回调函数connection_manager::handle_kcp_time    handle_connect_packet    handle_kcp_packet

c 封装的成员变量有：

stopped_ //udp server正常工作的标志，bool类型  std::function<event_callback_t> event_callback_; //应用层回调    udp::endpoint udp_remote_endpoint_;  //udp server测的udp连接的网元信息  udp::socket udp_socket_; //udp server测的udp socket信息    char udp_data_[1024 * 32];//udp server测的udp应用层接收缓存区，udp_packet_max_length = 1080（(576-8-20 - 8) * 2）    connection_container connections_; //包含了各个udp client的kcp、udp连接网元等信息

(2)connection_container类，继承自private boost::noncopyable

a 提供方法接口如下：

get_new_conv //udp server为多个udp client分配全局唯一kcp conv，从1000递增一个static全局变量    update_all_kcp//遍历多个udp client的map，对每个调用下面函数      connection_manager::update_kcp          ikcp_update              //距上次ts_flush超过一定阈值，则调用ikcp_flush，并更新kcp->ts_flush              ikcp_flush //利用ikcp_output调用注册的回调函数将各类kcp消息(ack/数据/请求窗口/告知窗口)发送给udp server        connection_manager::do_timeout //超时后将该udp client从map中删掉    add_new_connection //利用传入的kcp conv和udp client信息udp::endpoint udp_sender_endpoint来本地维护多个udp client的信息      connection::create //传入connection_manager指针manager_ptr、kcp conv、udp_sender_endpoint，将manager_ptr维护在智能指针中          connection::init_kcp          connection::set_udp_remote_endpoint

b 包含的私有方法：

c 封装的成员变量有：

std::unordered_map<kcp_conv_t, connection::shared_ptr> connections_; //每个kcp标志(conv)和每个udp client连接之间的哈希map

（3）connection类，udp server用于管理每一个udp client的信息，继承自private boost::noncopyable

a 提供方法接口如下：

is_timeout  do_timeout    udp_output //kcp直接调用的应用层注册的回调      ((connection*)user)->send_udp_package(buf, len);    send_kcp_msg      ikcp_send //调用kcp接口将应用层消息传递给kcp模块，交给kcp模块进行kcp头的封装和其他处理    input //获取当前时间戳，更新last_packet_recv_time_，并更新udp client的网元信息udp_remote_endpoint_；并调用kcp接口将应用层接收到的udp消息，交给kcp模块处理，      ikcp_input        //调用ikcp_recv从kcp模块获取解析后的应用层消息，并进行相关处理      ikcp_recv    update_kcp      ikcp_update

b 包含的私有方法：

init_kcp //同udp client的init_kcp的实现      ikcp_create      //注册的回调函数是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 封装的成员变量有：

std::weak_ptr<connection_manager> connection_manager_weak_ptr_;  kcp_conv_t conv_; //本udp连接的标志：kcp conv  ikcpcb* p_kcp_;  udp::endpoint udp_remote_endpoint_; //udp client的网元信息  uint32_t last_packet_recv_time_; //上次从udp client收到包的时间戳

（4）server类

a 提供方法接口如下：

server //构造函数，  //添加各个信号SIGINT、SIGTERM、SIGQUIT到signals_，并注册信号处理的回调函数server::handle_stop  //注册应用层的正常事件回调server::event_callback      connection_manager::set_callback //将来自应用层上层的业务回调函数server::event_callback保存在该类的event_callback_成员变量中    run      io_service_.run();//阻塞，直到所有的异步操作完成，

b 包含的私有方法：

handle_stop  event_callback //被调用的地方：connection_manager::call_event_callback_func      //若消息类型是kcp_svr::eRcvMsg，则调用下面函数      kcp_server_.send_msg(conv, msg);          connection_manager::send_msg //从connections_中根据kcp conv找到对应udp client的连接指针的智能指针管理类connection_ptr，并调用send_kcp_msg              connections_.find_by_conv              connection::send_kcp_msg                  ikcp_send //调用kcp接口将应用层消息传递给kcp模块，交给kcp模块进行kcp头的封装和其他处理  hook_test_timer  handle_test_timer  test_force_disconnect

c 封装的成员变量有：

boost::asio::io_service io_service_; //用作执行异步操作

boost::asio::signal_set signals_;//用于注册各种进程终止通知函数

bool stopped_;

kcp_svr::server kcp_server_; //管理了各个udp client连接信息的udp+kcp管理类

boost::asio::deadline_timer test_timer_;

udp server端的示例main函数

main     server s(argv[1], argv[2]); //初始化udp server,构造函数，      //添加各个信号SIGINT、SIGTERM、SIGQUIT到signals_，并注册信号处理的回调函数server::handle_stop      //注册应用层的正常事件回调server::event_callback        new connection_manager //调用构造函数connection_manager，在udp server的main函数中系统初始化时进行调用            hook_udp_async_receive //为udp server对应的监听udp socket创建回调connection_manager::handle_udp_receive_from(利用boost::bind进行绑定)，和udp接收缓存区，以及udp网元信息udp_remote_endpoint_          //udp_socket_用boost::asio::io_service io_service, udp::endpoint(boost::asio::ip::address::from_string(address), udp_port)实参进行初始化          hook_kcp_timer //创建kcp定时器kcp_timer_        connection_manager::set_callback //将来自应用层上层的业务回调函数server::event_callback保存在该类的event_callback_成员变量中          event_callback_=//保存在本地       s.run();        handle_udp_receive_from //当udp server socket收到消息时触发调用，从接收包中解析出kcp conv，进而判断是属于哪个udp client的消息            is_connect_packet //调用公共库中函数判断是否连接包，消息内容是："asio_kcp_connect_package get_conv"          handle_connect_packet //若是连接包，则调用该函数，              udp_socket_.send_to //向udp client发送连接包的响应消息："asio_kcp_connect_back_package get_conv: %kcp conv"                connections_.add_new_connection //并在此时，将udp client的网元信息保存在udp server中            handle_kcp_packet //其他非连接包的udp client发来的包的处理              ikcp_get_conv //从应用层收到的udp消息中解析出kcp conv              connections_.find_by_conv //利用conv找到udp client的网元连接信息                connection::input//获取当前时间戳，更新last_packet_recv_time_，并更新udp client的网元信息udp_remote_endpoint_；并调用kcp接口将应用层接收到的udp消息，交给kcp模块处理，                    ikcp_input  //交给kcp将收到的udp消息由kcp消息格式转化为应用层消息格式                    //调用ikcp_recv从kcp模块获取解析后的应用层消息，并进行相关处理                  ikcp_recv                    connection_manager::call_event_callback_func //调用上层业务注册的回调,这里的示例是，                      event_callback_ //被调用的地方：connection_manager::call_event_callback_func                            //若消息类型是kcp_svr::eRcvMsg，则调用下面函数                          kcp_server_.send_msg(conv, msg);                              connection_manager::send_msg //从connections_中根据kcp conv找到对应udp client的连接指针的智能指针管理类connection_ptr，并调用send_kcp_msg                                  connections_.find_by_conv                                  connection::send_kcp_msg                                      ikcp_send //调用kcp接口将应用层消息传递给kcp模块，交给kcp模块进行kcp头的封装和其他处理      

在udp client和udp server之间的几种不同udp消息类型：

服务端定义在kcp_typedef.hpp中 /server_lib/      enum eEventType      {          eConnect,          eDisconnect,          eRcvMsg,          eLagNotify,            eCountOfEventType      };