KCP协议学习（含简单kcp通信Demo）

KCP协议学习（含简单kcp通信Demo）

最近公司项目需要使用KCP通信，网上查找了下资料，介绍的挺多，但含有demo的却没有，kcp官网上的demo又高大上，对于新手极不友好，于是自己边学习边研究，文末附上自己写的demo，不足之处，欢迎斧正。

KCP：一种快速可靠的ARQ协议

KCP是一个快速可靠的协议，能以比TCP浪费10％-20％的带宽的代价，换取平均延迟降低30％-40％，并且最大延迟降低三倍的传输效果。纯算法实现，并不负责任协议（如UDP）的收发，需要用户自己定义的下层数据包的发送方式，以回调的方式提供给KCP。连时钟都需要外部传递进来，内部不会有任何一次系统调用。

整个协议只有ikcp.h，ikcp.c两个源文件，可以方便的集成到用户自己的协议栈中。也许你实现了一个P2P，或者基于UDP的协议，而缺乏一套完善的ARQ可靠协议实现，那么简单的副本这两个文件到现有项目中，只需编写两行代码，即可使用。

技术特性
TCP是为流量设计的（每秒内可以传输多少KB的数据），讲究的是充分利用带宽。而KCP是为流量设计的（从数据包从一端发送到一端需要多少时间），以10％- TCP通道是一条非常慢，但连续流量很大的大运河，而KCP是水流湍急的小激流。KCP有正常的状态。TCP快30％-40％的传输速度。模式和快速模式两种，通过以下策略达到提高幅度的结果：

RTO翻倍vs不翻倍：
TCP超时计算是RTOx2，这样连续丢三次包就变成RTOx8了，十分恐怖，而KCP启动快速模式后不x2，只是x1.5（实验证明1.5这个值相对比较好），提高了传输速度。

选择性重传vs全部重传：
TCP丢包时会全部重传从丢的那个包开始以后的数据，KCP是选择性重传，只重传真正丢失的数据包。

快速重传：
发送端发送了1,2,3,4,5几个包，然后收到不久的ACK：1，3，4，5，当收到ACK3时，KCP知道2被跳过1次，收到ACK4时，知道2被跳过了2次，此时可以认为2号丢失，不用等超时，直接重传2号包，大大改善了丢包时的传输速度。

延迟ACK vs非延迟ACK：
TCP为了充分利用带宽，延迟发送ACK（NODELAY都没用），这样超时计算会算出拨号RTT时间，延长了丢包时的判断过程。KCP的ACK是否重复发送可以调节。

UNA vs ACK + UNA：
ARQ模型响应有两种，UNA（此编号前所有包已收到，如TCP）和ACK（该编号包已收到），光用UNA将导致全部重传，光用ACK则丢失成本太高，以前的协议都是二选其一，而KCP协议中，除去单独的ACK包外，所有包都有UNA信息。

非退让流控：
KCP正常模式同TCP一样使用公平退让法则，即发送窗口大小由：发送缓存大小，接收端剩余接收缓存大小，丢包退让以及慢启动这四个要素决定。但传输及时性要求很高的小数据时，，通过配置跳过后两步，仅用前一部分来控制发送频率。以牺牲部分公平性及带宽消耗之代价，换取了开着BT能够流畅传输的效果。

基本使用

一、创建KCP对象：

//初始化kcp对象，conv为一个表示会话编号的整数，和tcp的conv一样，通信双
//方需保证conv相同，相互的数据包才能够被认可，用户是给给函数的指针
ikcpcb * kcp = ikcp_create（conv，user）;

二、设置变量函数：

// KCP的下层协议输出函数，KCP需要发送数据时会调用它
// buf / len表示缓存和长度
//用户指针为kcp对象创建时的值，用于
区分多个KCP对象int udp_output（ const char * buf， int len，ikcpcb * kcp， void * user）
{
…
}
//设置变量函数
kcp-> output = udp_output;

三、循环调用更新：

//以一定频率调用ikcp_update来更新kcp状态，并连接到当前时钟（毫秒单位）
//如10ms调用一次，或使用ikcp_check确定再次调用更新的时间不必调用
ikcp_update（kcp，millisec）;

四、输入一个下层数据包：

//收到一个下层数据包（一个UDP包）时需要调用：
ikcp_input（kcp，received_udp_packet，received_udp_size）；
处理了下层协议的输出/输入KCP协议就可以正常工作了，使用ikcp_send来向直接发送数据。而另一端使用ikcp_recv（kcp，ptr，size）来接收数据。

协议配置
协议默认模式是一个标准的ARQ，需要通过配置打开相应的加速开关：

工作模式：
int ikcp_nodelay（ikcpcb * kcp，int nodelay，int间隔，int重发，int nc）
nodelay：是否启用nodelay模式，0不启用； 1启用。
interval：协议内部工作的interval，单位毫秒，例如10ms或20ms
重新发送：快速重传模式，交替0关闭，可以设置2（2次ACK跨越将会直接重传）
nc：是否关闭流控，默认为0代表不关闭，1代表关闭。
普通模式：ikcp_nodelay（kcp，0，40，0，0）;
极速模式：ikcp_nodelay（kcp，1，10，2，1）;

最大窗口：
int ikcp_wndsize（ikcpcb * kcp，int sndwnd，int rcvwnd）;
该调用将会设置协议的最大发送窗口和最大接收窗口大小，至少为32。这个可以理解为TCP的SND_BUF和RCV_BUF，只不过单位不一样SND / RCV_BUF单位是字节，这个单位是包。

最大传输单元：
纯算法协议不一定负责探测MTU，至少mtu是1400字节，可以使用ikcp_setmtu来设置该值。该值将会影响数据包归并和分片时候的最大传输单元。

最小RTO：
不论是TCP还是KCP计算RTO时都有最小RTO的限制，甚至计算出来RTO为40ms，由于替换的RTO是100ms，协议只有在100ms后才能检测到丢包，快速模式下为30ms，可以手动更改该值：
kcp-> rx_minrto = 10 ;

最后附上Demo地址：

https://github.com/bamboo-blue/KCP_Learn