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VC++UDP实现可靠传输(文件)(虚拟TCP3.0)(点击:2395)

关键词:
使用UDP可靠传输。
使用UDP可靠文件传输。
使用UDP可靠传输协议RDUP协议。
使用UDP实现可靠文件传输。
使用UDP协议实现数据可靠传输。
基于UDP的可靠数据传输协议。
一种实现可靠UDP传输的拥塞控制方法。
相关技术：
RUDP协议：可靠用户数据报协议（RUDP：Reliable UDP）。
UDT协议-基于UDP的可靠数据传输协议|UDT,协议,UDP,可靠,数据传输,协议。
UDP无差错传输文件或数据。

下载VTCP 系统SDK: http://www.cnasm.com/down/vtcp3.0sdk.rar
VTCP3.0实现的UDP可靠传输算法简介

1. UDP包大小对传输速度-效率的影响关系图如下表（局网条件）
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//包大小 | 速度           |  网络利用率  |    CPU占有率 |  调包率
//1KB    | 751-751KB      |  07%         |    14-15%    |  0
//4KB    | 3000-3008KB    |  25%         |    13-14%    |  0
//8KB    | 6000-6016KB    |  50%         |    15-17%    |  0
//16KB   | 6000-6016KB    |  50%         |    8-9%      |  0
//32KB   | 8000-8032KB    |  70%         |    6-8%      |  0
//48KB   | 8976-9024KB    |  80%         |    6-8%      |  0
//60KB   | 9000-9060KB    |  80%         |    6-8%      |  0
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

首先我们要解决的对包的大小的选择上，在局网条件下与广域网条件条件是是不同的，为了获取特定网络环境下的最佳速度，VTCP自动识别了网络环境，选择一个合适的包大小，用来传输数据。

2. 网络拥塞/掉包/重发的处理
网络拥塞含义可以查询相关TCP协议的描述，VTCP3.0采用了慢启动加速与拥塞控制算法，使得数据收发得到了平衡，实现了网络的极限传输率，对于丢包与重发控制上面，VTCP采用延迟检测法保证发送尽可能少的重复包，以提高传输效率，在理想的连续大量的传输数据下，丢包与重复包都尽可能的减到最少，特别是在广域网条件下，丢包无法预知，延迟检测丢包法显得更为优秀。

3. 关闭负载均衡
负载均衡的问题基本上都出现在同时具备多个连接的服务器上，VTCP采用的均分数据包，使得每一个与服务器连接的句柄上，传输数据得到均衡，保证了每一个连接的服务品质。比如说局网总带宽10MB/s,如果有存在n个连接，同时都再传输数据，则每个连接大致都可以获得10MB/n传输速度。

4. 支持模式上的考虑
目前VTCP支持阻塞，异步重叠IO，异步完成例程三种网络编程模式，这三种模式与真实TCP编程没有区别，只是在函数名字，参数与返回值上面与winsock稍微不同，有经验的程序员可以使用异步完成例程模式模拟出异步消息模式。VTCP目前暂时不直接支持异步消息模式。

如果你在使用中发现了BUG，请EMAIL给我： whg0001@163.com.

int WINAPI vtcp_startup();
说明:
启动VTCP网络服务。
参数:
无
返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！
=====================================================================

int WINAPI vtcp_cleanup()
说明:
关闭VTCP网络服务。
参数:
无
返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！
=====================================================================

int WINAPI vtcp_socket(int* socket,BOOL bserver);
说明:
创建VTCP SOCKET 句柄
参数:
socket: 输出VTCP SOCKET 句柄
bserver: 输入为TRUE创建可用于LISTEN的服务端，为FALSE创建可用于CONNECT的客户端。
返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！
=====================================================================

int WINAPI vtcp_bind(int socket,PSOCKADDR_IN sai,int sailen);
说明:
绑定一个本地地址给VTCP句柄
参数:
socket: 输入VTCP SOCKET 句柄
sai: 输入要绑定的地址结构
sailen: 输入绑定的地址结构大小
返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！

=====================================================================

int WINAPI vtcp_listen(int socket,int backlog);
说明:
监听端口
参数:
socket: 输入VTCP SOCKET 句柄
backlog: 输入监听对列大小
返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！
=====================================================================

int WINAPI vtcp_acceptEx(int socket,int* sockaccept,LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped,LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine);
说明:
支持异步重叠IO模式与异步完成例程的接受连接请求。
参数:
socket: 输入VTCP SOCKET 句柄
sockaccept: 输出接受到的VTCP SOCKET 句柄
lpOverlapped: 重叠结构，且不能为NULL。
lpCompletionRoutine: 完成例程，可以是NULL,如果为NULL,则WSAOVERLAPPED中hEvent成员必须设置。

当有可被接受的连接后，VTCP回调用这个函数
void CALLBACK CompletionROUTINE(
  IN DWORD dwError, //VTCP_ERROR_...
  IN DWORD cbTransferred, //=0
  IN LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped,
  IN DWORD dwFlags//=0
);

返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！
=====================================================================

int WINAPI vtcp_accept(int socket,int* sockaccept);
说明:
阻塞模式接受连接请求。
参数:
socket: 输入VTCP SOCKET 句柄
sockaccept: 输出接受到的VTCP SOCKET 句柄
返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！
=====================================================================

int WINAPI vtcp_connectEx(int socket,PSOCKADDR_IN sai,int sailen,LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped,LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine);
说明:
支持异步重叠IO模式与异步完成例程的连接请求。
参数:
socket: 输入VTCP SOCKET 句柄
sai: 输入连接地址结构
sailen: 输入连接地址结构大小
lpOverlapped: 重叠结构，且不能为NULL。
lpCompletionRoutine: 完成例程，可以是NULL,如果为NULL,则WSAOVERLAPPED中hEvent成员必须设置。

当发生连接事件后，VTCP回调用这个函数
void CALLBACK CompletionROUTINE(
  IN DWORD dwError, //VTCP_ERROR_...
  IN DWORD cbTransferred, //=0
  IN LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped,
  IN DWORD dwFlags//=0
);

返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！
=====================================================================

int WINAPI vtcp_connect(int socket,PSOCKADDR_IN sai,int sailen);
说明:
阻塞模式连接请求。
参数:
socket: 输入VTCP SOCKET 句柄
sai: 输入连接地址结构
sailen: 输入连接地址结构大小
返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！

=====================================================================
int WINAPI vtcp_sendEx(int socket,PCHAR buf,int len,int flag,LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped,LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine);
说明:
支持异步重叠IO模式与异步完成例程的发送请求。
参数:
socket: 输入VTCP SOCKET 句柄
buf: 输入发送缓冲区地址
len: 输入发送缓冲区数据大小
flag: 输入必须为0
lpOverlapped: 重叠结构，且不能为NULL。
lpCompletionRoutine: 完成例程，可以是NULL,如果为NULL,则WSAOVERLAPPED中hEvent成员必须设置。

当发送完成后，VTCP回调用这个函数
void CALLBACK CompletionROUTINE(
  IN DWORD dwError, //VTCP_ERROR_...
  IN DWORD cbTransferred, //实际发送的字节数，如果无错误等于发送缓冲区数据大小
  IN LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped,
  IN DWORD dwFlags//=0
);

返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！
=====================================================================

int WINAPI vtcp_send(int socket,PCHAR buf,int len,int flag,int* lpcb)
说明:
阻塞模式发送请求。
参数:
socket: 输入VTCP SOCKET 句柄
buf: 输入发送缓冲区地址
len: 输入发送缓冲区数据大小
flag: 输入必须为0
lpcb: 输出实际发送字节数，如果无错误等于输入发送缓冲区数据大小。

返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！

=====================================================================
int WINAPI vtcp_recvEx(int socket,PCHAR buf,int len,int flag,LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped,LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine);
参考vtcp_sendEx
=====================================================================
int WINAPI vtcp_recv(int socket,PCHAR buf,int len,int flag,int* lpcb);
参考vtcp_send
=====================================================================

int WINAPI vtcp_close(int socket);
说明:
关闭VTCP SOCKET 句柄
参数:
socket: 输入VTCP SOCKET 句柄
返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！
=====================================================================

int WINAPI vtcp_setsockopt(int socket,int optname,PCHAR optval,int optlen);
说明:
设置VTCP SOCKET 内部参数
参数:
socket: 输入VTCP SOCKET 句柄
optname: 常量VTCP_OPTNAME_...
optval: 数据地址，取决于optname，通常是结构VTCP_OPT_PACKET/VTCP_OPT_KEEPALIVE/VTCP_OPT_SEND_TIMEOUT/VTCP_OPT_RECV_TIMEOUT其中的一个结构地址
optlen: 结构大小，取决于optname

返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！

=====================================================================
int WINAPI vtcp_getpeername(int socket,PSOCKADDR_IN sai,int sailen);
参见winsock api getpeername
=====================================================================
int WINAPI vtcp_getsockname(int socket,PSOCKADDR_IN sai,int sailen);
参见winsock api getsockname
=====================================================================

int WINAPI vtcp_getoverlapresult(int socket,LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped,LPDWORD lpError,LPDWORD lpcbTransfer,DWORD dwWait);
说明:
得到重叠IO结果
参数:
socket: 输入VTCP SOCKET 句柄
lpOverlapped: 输入
lpError: 输出错误代码VTCP_ERROR...
lpcbTransfer: 输出传输字节数，如果是非传输IO，始终为0
dwWait: 等待时间(豪秒)，0,不等待，INFINETE: 永久等待，直到IO完成。

返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！

=====================================================================
int WINAPI vtcp_getdropcount(int socket,INT64* lpdrop,INT64* lpcome);
说明:
得到一个连接的VTCP SOCKET 丢包情况
参数:
socket: 输入VTCP SOCKET 句柄
lpdrop: 丢掉的包数量
lpcome: 总共到达的包数量

返回: 成功-ERROR_SUCCESS; 失败-其他错误代码！
=====================================================================

设置函数操作名vctp_setsockopt(…)
#define VTCP_OPTNAME_PACKET 0//客户端连接前设置
#define VTCP_OPTNAME_KEEPALIVE 1//客户端连接前设置
#define VTCP_OPTNAME_RECV_TIMEOUT 2//连接后设置
#define VTCP_OPTNAME_SEND_TIMEOUT 3/连接后设置

数据结构

typedef struct SVTcpOptPacket
{
WORD packet_data_size;//单包最大大小(UDP包的最大大小)(字节)
WORD packet_count;//包缓存数量(UDP包的缓存大小)

}VTCP_OPT_PACKET,*PVTCP_OPT_PACKET;

typedef struct SVTcpOptKeepAlive
{
DWORD keep_alive;//保持活动超时(毫秒)
DWORD keep_alive_interval;//保持活动时间间隔(毫秒)(必须小于keep_alive)

}VTCP_OPT_KEEPALIVE,*PVTCP_OPT_KEEPALIVE;

typedef struct SVTcpOptSendTimeout
{
DWORD timeout;//单位毫秒

}VTCP_OPT_SEND_TIMEOUT,VTCP_OPT_RECV_TIMEOUT,*PVTCP_OPT_SEND_TIMEOUT,*PVTCP_OPT_RECV_TIMEOUT;

操作系统相关数据结构

void (CALLBACK* LPWSAOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE)(
  IN DWORD dwError,
  IN DWORD cbTransferred,
  IN LPWSAOVERLAPPED lpOverlapped,
  IN DWORD dwFlags
);

typedef struct _OVERLAPPED {
    ULONG_PTR Internal;
    ULONG_PTR InternalHigh;
    union {
        struct {
            DWORD Offset;
            DWORD OffsetHigh;
        };

        PVOID Pointer;
    };

    HANDLE  hEvent;
} OVERLAPPED, *LPOVERLAPPED;

#define WSAOVERLAPPED           OVERLAPPED
typedef struct _OVERLAPPED *    LPWSAOVERLAPPED;

客户端样本

int main(int argc, char* argv[])
{
if(int ercode=vtcp_startup())
{
printf("vtcp_startup=%d\r\n",ercode); return 0;
}

int s;
if(vtcp_socket(&s,FALSE))
{
printf("vtcp_socket\r\n");
return 0;
}

SOCKADDR_IN sai;
sai.sin_family=AF_INET;
sai.sin_addr.S_un.S_addr=0;
sai.sin_port=0;

if(vtcp_bind(s,&sai,sizeof(sai)))
{
printf("vtcp_bind\r\n");
vtcp_close(s);
return 0;
}

PHOSTENT ph=gethostbyname(“www.cnasm.com”);
if(NULL==ph)
{
printf("gethostbyname\r\n");
vtcp_close(s);
return 0;
}

sai.sin_family=AF_INET;
sai.sin_addr.S_un.S_addr=*LPDWORD(ph->h_addr_list[0]);
sai.sin_port=htons( 5000);

printf("connect...\r\n");

if(int ercode=vtcp_connect(s,&sai,sizeof(sai)))
{
printf("vtcp_connect=%d\r\n",ercode);
vtcp_close(s);
return 0;
}

//vtcp_send(…)
//vtcp_recv(…)

printf("connect ok!\r\n");

vtcp_close(s);
vtcp_cleanup();

return 0;
}

服务器样本(多线程模式)

ULONG WINAPI TA(LPVOID p)
{
int s=int(p);

//vtcp_recv(…)
//vtcp_send(…)

vtcp_close(s);
return 0;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
if(int ercode=vtcp_startup())
{
printf("vtcp_startup=%d\r\n",ercode); return 0;
}

SOCKADDR_IN sai;
sai.sin_family=AF_INET;
sai.sin_addr.S_un.S_addr=0;
sai.sin_port=htons(5000);

int s;

if(int ercode=vtcp_socket(&s,TRUE))
{
printf("vtcp_socket=%d\r\n",ercode);
return 0;
}

if(int ercode=vtcp_bind(s,&sai,sizeof(sai)))
{
printf("vtcp_bind=%d\r\n",ercode);
vtcp_close(s);
return 0;
}

if(int ercode=vtcp_listen(s,5))
{
printf("vtcp_listen=%d\r\n",ercode);
vtcp_close(s);
return 0;
}

printf("listen success...\r\n");

while(true)
{
int as=0;
if(int ercode=vtcp_accept(s,&as))
{
printf("vtcp_accept=%d\r\n",ercode);
continue;
}

DWORD dwtid;
CloseHandle(CreateThread(NULL,0,TA,LPVOID(as),0,&dwtid));
printf("accept success...\r\n");

}

vtcp_close(s);
vtcp_cleanup();
return 0;
}

自定义超时连接样本片段(异步重叠IO)

…

WSAOVERLAPPED overlap={0};
overlap.hevent=CreateEvent(NULL,FALSE,FALSE,NULL);

if(vtcp_connect(s,&sai,sailen,&overlap,NULL)
{
CloseHandle(overlap.hevnet);
retrun FALSE:
}

DWORD dwError;
DWORD dwSize;
if(vtcp_getoverlapresult(s,&overlap,&dwError,&dwSize,1000*10)//10秒超时
{
CloseHandle(overlap.hevnet);
return FALSE:
}

if(!dwError)//有错误
{
CloseHandle(overlap.hevnet);
return FALSE;
}

CloseHandle(overlap.hevnet);

printf(“connect ok\r\n”);

…

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