Swoole学习之网络通信引擎TCP与UDP(三)

一、TCP服务

TCP服务端

我们看Swoole官方文档入门指引->快速起步->创建TCP服务器，把文档的示例代码跑一次，看下效果：

server.php

set([
    'worker_num' => 8, // worker 进程数为cpu 1-4倍
    'max_request' => 10000,
]);

//监听连接进入事件
/**
 * $fd 客户端连接的唯一标识
 * $reactor_id  线程ID
 */
$serv->on('Connect', function ($serv, $fd, $reactorId) {
    echo "Client: {$reactorId}-{$fd}-Connect.\n";
});

//监听数据接收事件
$serv->on('Receive', function ($serv, $fd, $reactorId, $data) {
    $serv->send($fd, "Server: {$reactorId} - {$fd} ".$data);
});

//监听连接关闭事件
$serv->on('Close', function ($serv, $fd) {
    echo "Client: Close.\n";
});

//启动服务器
$serv->start();

我们先开启服务，然后再通过 telnet 命令分别开启两个窗口连接该服务

root@5ee6bfcc1310:/work/study/code/swoole/demo/server# php server.php
Client: 0-1-Connect.
Client: 1-2-Connect.

0号客户端：

root@5ee6bfcc1310:/# telnet 127.0.0.1 9501
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.
hello
Server: 0 - 1 hello

1号客户端：

root@5ee6bfcc1310:/# telnet 127.0.0.1 9501
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.
hello
Server: 1 - 2 hello

TCP客户端

tcp_client.php

connect("127.0.0.1", 9501)){
    echo 'Connect error';
    exit;
}

// php cli常量
fwrite(STDOUT, "请输入消息");
$msg = trim(fgets(STDIN));

// 发送消息给 tcp server 服务器
$client->send($msg);

// 接收来自server的数据
$res = $client->recv();
echo $res;

执行该脚本：

php tcp_client.php

打印：

root@5ee6bfcc1310:~# /work/study/soft/php/bin/php /work/study/code/swoole/demo/client/tcp_client.php
请输入消息3
Server: 0 - 3 3

二、UDP服务

UDP服务器与TCP服务器不同，UDP没有连接的概念。启动Server后，客户端无需Connect，直接可以向Server监听的9502端口发送数据包。对应的事件为onPacket。

我们看Swoole官方文档入门指引->快速起步->创建UDP服务器

udp_server.php

on('Packet', function ($serv, $data, $clientInfo) {
    $serv->sendto($clientInfo['address'], $clientInfo['port'], "Server ".$data);
    var_dump($clientInfo);
});

//启动服务器
$serv->start();

启动服务：

php udp_server.php

UDP服务器可以使用 netcat -u 来连接测试

netcat -u 127.0.0.1 9502
hello
Server: hello

当客户端连接发送了数据之后，服务端会打印出客户端的相关信息：

# php udp_server.php
array(4) {
  ["server_socket"]=>
  int(3)
  ["server_port"]=>
  int(9502)
  ["address"]=>
  string(9) "127.0.0.1"
  ["port"]=>
  int(40627)
}

三、TCP与UDP

TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议）：是一种面向连接的，可靠的，基于字节流的传输通信协议。

UDP(User Datagram Protocol 用户数据报协议）：是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。

1、TCP与UDP区别

1、TCP是面向连接的（在客户端和服务器之间传输数据之前要先建立连接），UDP是无连接的（发送数据之前不需要先建立连接）
2、TCP提供可靠的服务（通过TCP传输的数据。无差错，不丢失，不重复，且按序到达）；UDP提供面向事务的简单的不可靠的传输。
3、UDP具有较好的实时性，工作效率比TCP高，适用于对高速传输和实时性比较高的通讯或广播通信。随着网速的提高，UDP使用越来越多。
4、没一条TCP连接只能是点到点的，UDP支持一对一，一对多和多对多的交互通信。
5、TCP对系统资源要去比较多，UDP对系统资源要求比较少
6、UDP程序结构更加简单
7、TCP是流模式，UDP是数据报模式

2、为什么UDP有时比TCP更有优势?

UDP以其简单、传输快的优势，在越来越多场景下取代了TCP,如实时游戏。
（1）网速的提升给UDP的稳定性提供可靠网络保障，丢包率很低，如果使用应用层重传，能够确保传输的可靠性。
（2）TCP为了实现网络通信的可靠性，使用了复杂的拥塞控制算法，建立了繁琐的握手过程，由于TCP内置的系统协议栈中，极难对其进行改进。

采用TCP，一旦发生丢包，TCP会将后续的包缓存起来，等前面的包重传并接收到后再继续发送，延时会越来越大，基于UDP对实时性要求较为严格的情况下，采用自定义重传机制，能够把丢包产生的延迟降到最低，尽量减少网络问题对游戏性造成影响。

3、为什么TCP不适用于实时传输？

TCP影响实时性不是因为握手消耗时间。握手一开始建立完就没事了。

一般来说，单位时间内传输的数据流量比较平滑。 TCP依赖滑动窗口进行流量控制，滑动窗口大小是自适应的，影响滑动窗口主要有两个因素，一是网络延时，二是传输速率，滑动窗口的大小与延时成正比，与传输速率也成正比。在给定的网络环境下，延时可以认为是固定的，因此滑动窗口仅与传输速率有关，当传输实时数据时，因为数据流通量比较固定，所以这时TCP上的滑动窗口会处于一个不大不小的固定值，这个值大小恰好保证当前生产的数据实时传输到对方，当出现网络丢包时，按TCP协议（快速恢复），滑动窗口将减少到原来的一半，因此速率立刻减半，此时发送速率将小于数据生产速率，一些数据将滞留在发送端，然后滑动窗口将不断增大，直到积累的数据全部发送完毕。上述过程即为典型的TCP流量抖动过程，对于实时传输影响很大，可能形成较大的突发时延，从用户感观角度来说，就是有时比较流畅，但有时卡（“抖一下”，并且比较严重），因此实时传输通常不使用TCP。

4、应用场景：

比如普通的会议视频图像、音频、普通数据，当然首选UDP，毕竟丢几包无所谓，如果传输文件等，不能丢包，用TCP。

5、udp如何实现可靠性传输

UDP它不属于连接型协议，因而具有资源消耗小，处理速度快的优点，所以通常音频、视频和普通数据在传送时使用UDP较多，因为它们即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。
传输层无法保证数据的可靠传输，只能通过应用层来实现了。实现的方式可以参照tcp可靠性传输的方式，只是实现不在传输层，实现转移到了应用层。

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