【Socket】解决UDP丢包问题
一、介绍UDP是一种不可靠的、无连接的、基于数据报的传输层协议。相比于TCP就比较简单，像写信一样，直接打包丢过去，就不用管了，而不用TCP这样的反复确认。所以UDP的优势就是速度快，开销小。但是随之而来的就是不稳定，面向无连接的，无法确认数据包。会导致丢包问题。
二、丢包原因
1、服务未启动或出现故障，但是数据包依然发送出去，目标地址和端口没有任何进程在监听，这些数据包将被丢弃。
2、缓冲区满，数据包溢出丢失。在实际情况中，如果处理的速度比较慢，会导致数据包堆积在缓冲区，当缓冲区满时，发送的数据无处存放就会丢失。另一种情况是发送的数据包非常大时，可能这个数据包直接超出了缓冲区的大小，也会导致数据丢失。最后一种情况和第一种差不多，由于发送的速率过快，导致处理不及时。
Client
import socket
import time
def main():
server_host = "127.0.0.1"
server_port = 8888
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) as client_sock:
i = 0
while True:
message = b"Hello, server!"
client_sock.sendto(message, (server_host, server_port))
i = i + 1
time.sleep(0.001)
if i == 100000:
break
if __name__ == "__main__":
main()Serevr
import socket
import time
def main():
host = "127.0.0.1"
port = 8888
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) as server_sock:
server_sock.bind((host, port))
i= 0
while True:
data, client_addr = server_sock.recvfrom(1024)
print("接收来自", client_addr, "的消息:", data.decode())
if i==0:
time.sleep(10)
i+=1
print(i)
if __name__ == "__main__":
main()这里的客户端发送了100000个数据包，在服务端特意设置处理第一个数据包后停止10秒模拟数据处理时间。在这种情况下，就会因为速度过快，缓冲区满而导致数据包丢失。服务端最后的打印为
可以看到只接收到了96521个数据包，后面的因为缓冲区满的原因全部丢失。这里不会像TCP一样堆积数据包会粘包，UDP不会，而是会一次取一个，按顺序取。不同的设置的缓冲区大容量不同。
三、避免丢包
既然我们知道了丢包的原因，那么在好实际开发中我们应尽量避免丢包问题。
1、在接收端人为创建缓冲区，也即是说，如果一个数据包处理的时间很长，那么我们可以将接收和处理分开，将接收的数据存储到代码层面。
2、再遇见数据包很大时，可以采用分片多次传输，最后将数据在接收端汇总处理，避免数据堆积。
3、解决方案：接收处理分离
这里使用多进程来处理数据，与接收数据使用不同的线程，互不影响，这样不会导致数据包的接收速度，所以缓冲区不会堆积，避免数据包的丢失。手动创建了一个本地数据缓冲区，使用一个列表将接收的数据存储，使用多进程不断处理。这里相当于队列是一个本地缓冲区，可以避免数据丢包，但是需要注意的是本地缓冲区不能也不能超过大小。
Client
import socket
import time
def main():
server_host = "127.0.0.1"
server_port = 8888
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) as client_sock:
i = 0
while True:
message = b"Hello, server!"
client_sock.sendto(message, (server_host, server_port))
i = i + 1
time.sleep(0.001)
if i == 100000:
break
if __name__ == "__main__":
main()Server
from multiprocessing import Queue
import socket
import time
frommultiprocessing import Process
def task(data_list:Queue):
'''模拟处理处理'''
while True:
data = data_list.get()
time.sleep(10)
def main():
host = "127.0.0.1"
port = 8888
data_list = Queue()
i= 0
work = Process(target=task, args=(data_list,))
work.daemon = True
work.start()
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) as server_sock:
server_sock.bind((host, port))
while True:
data, _ = server_sock.recvfrom(1024)
data_list.put(data)
i+=1
print(i)
if __name__ == "__main__":
main()四、解决丢包
1、回复机制
Server
import socket
def main():
host = "127.0.0.1"
port = 8888
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) as server_sock:
server_sock.bind((host, port))
while True:
data, client_addr = server_sock.recvfrom(1024)
print("接收到来自", client_addr, "的消息:", data.decode())
ack_message = "ACK".encode()
server_sock.sendto(ack_message, client_addr)
if __name__ == "__main__":
main()Client
import socketimport timedef main(): server_host = "127.0.0.1" server_port = 8888 message = ["Hello, server!"]*10 timeout = 2 i = 0 with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) as client_sock: client_sock.settimeout(timeout) while i
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