下一个开源项目Kamike.fast的框架已经搭好,计划用一到两天时间开发完毕。
采用UDP协议,在跨大洲之间进行完整的大文件(超过2GB)传输。
之前在项目里面一直用aspera的软件,aspera也就是速珀,作为一个软件,最近刚拿了艾美奖。但是拿奖之后,出名了,就被IBM收购了。
我担心IBM收购后,Aspera估计就没那么便宜了,所以准备根据自己使用Aspera的经验,写一个看看。作为Aspera万一被IBM涨价后的备份方案。
主要解决思路和技术点如下:
对每个报文进行文件任务标志。可以同时传输多个文件。
发送文件内容之前,先发送文件名。然后返回文件名收到后的确认,然后再开始传输。
对发送报文进行计数,每隔1000个报文(某个时间间隔),接收端发送一个计数报文,报告丢包率。采取降低发送速度等措施。
长期丢包率在99%以上,尝试提高发送速度一倍。如果丢包率超过10%就降速。
文件传输中断,有中断信息。接收端长期没有接受到文件报文,则终止任务。
发送完毕后,接收端发送完毕报文,结束发送。
10000个报文组成一个块的概念,接收端每收到10000个(某个数字)报文,发送接受块成功的消息。整个块不会重复发送。如果块出现某个报文发送失败,则重新发送报文。
每个UDP报文,大小是1464字节,其中64个字节用来标示任务。
采用java编写,在web端使用,在tomcat启动时,也就是servlet的contextlistener启动的时候,启动守护进程,监听udp的80端口。是否与servlet进行协同,待定。
为了支持子网,客户端只负责发送和上传数据,不能下载数据。所以计数和控制,可能需要tcp的参与。
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继续整理思路。
首先是报文,为了降低开发工作量。
先使用udp报文的48个字节。剩下24个还没想好。
首先将48个字节分为6个long类型。
第一个long,标识版本和报文类型。
比如1表示是数据传输
2表示是重传通知等等。
第二个long,是uuid的high位
第三个long,是uuid的low位。
一起标识一个文件。
第四个long是包序号。
第五个long是包内报文序号
第六个long是下面的报文长度。
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继续:如果图省事,这个待定
第七个long是在被传输文件里面的位移量
第八个long是在传输文件里面的写入长度
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继续。
一开始为了测试方便,将udp报文的数据长度设为1024,总长度是1024+64=1088
将缓冲窗口设为512KB,即在内存开辟一个512KB的缓冲器,当收满512个UDP报文时,写内存中的数据写入目标文件。
如果512个报文在单位时间内,没有收满,说明有丢包,则选择丢失的报文重传。丢包判断待定。在UDT协议里面是采用等待4倍的RTT时间判断的,在4倍的RTT时间后未到达的报文都被判断为丢失。
这个可以测试后再做决定。
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目前完成了udp的服务启动。数据传输窗口的相关开发。
到现在的总结:其实只要保证窗口内的512KB数据传输成功即可。每512KB作为一个window,然后返回确认信息。客户端确认接到512KB完成的确认信息后,再去发送下一个512KB。
确认信息里面可以加入crc校验或者MD5校验。客户端判断一下是否正确,决定是否重传。如果客户端决定,继续发送,则直接发送报文即可。服务器端,接到新的报文,如果是新报文ID,则将旧512KB数据写入实体文件,然后更新window,将收到的第一个报文写入window的相应位置。
如果客户端没有收到服务器端的window结束的确认报文,则等待,而不发送新的报文。服务器端等待4个RTT时间,再发送确认报文,最多重试5次。如果5次客户端都没收到确认报文,不发送新数据,服务器没有接受新数据,则服务器端认为网络中断。停止任务。将任务写入临时文件。等待客户端下一次重传唤醒。
现在先去睡觉,明天凌晨4点起来再写。
刚才浏览下网页又有新的收获:
http://developer.chrome.com/apps/socket.html
chrome的websocket已经实现了udp,估计这个程序的上传客户端可以直接拿javascript来写了。比较理想了。
copy代码参考如下:
// Handle the data responsevar handleDataEvent = function(d) { var data = chrome.socket.read(d.socketId); console.log(data);};// Create the Socketchrome.socket.create('udp', '127.0.0.1', 1337, { onEvent: handleDataEvent }, function(socketInfo) { // The socket is created, now we want to connect to the service var socketId = socketInfo.socketId; chrome.socket.connect(socketId, function(result) { // We are now connected to the socket so send it some data chrome.socket.write(socketId, arrayBuffer, function(sendInfo) { console.log("wrote " + sendInfo.bytesWritten); } ); }); });
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四点多起床,开工。
之前的思路有点问题,关于客户端停止发送这一点,会导致传输效率变低,应该是客户端继续发送,直到5个RTT时间后,没有收到上个window结束信号之后,再停止发送。
UDP之所以比TCP效率高,本质原因是TCP的一个bug,TCP将RTT时间和带宽联系在一起,片面认为RTT时间越长,带宽越低,而真实情况是,RTT和带宽没有直接关系。如果跟RTT建立联系了,我写UDP传输就没意思了。
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目前进展顺利,更新几个重要的注释:
//解析中靶情况
//取出自己已经发送的包的数量
//统计中靶的数量
//判断丢包率
//如果丢包率高于20%,则降低传输速度20%
//如果丢包率等于99%以上,则提高120%的速度
//如果箭已经射完,但是靶上还有箭没有,则重射,参数windowId,packetId,全部放入内存了
//如果确认某个window的最后一箭的消息丢失,等5个rrt,重新放这个window的最后一箭
break;
case Data:
//如果是某个windows最后一箭,则写入文件。发回确认最后一箭后的中靶情况。换一个window。
//如果window不是当前window了。那么返回全部中靶信息。
//重新设计头部
//high
//low
//window long window 序号
//type int 类别
//id int 包序号
//length int 包长度
//count int window内包数
非常像射箭,先准备好10支剑,然后连续射向靶心,射完箭袋里面的箭后,数靶心上的箭数目,如果少于射出去的箭的个数,那么补射没射中的几只箭。
如果补射都中了,就换下一个靶子,重新开始。
上面的逻辑实现代码如下:
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length); socket.receive(packet); //解析头部 this.header.load(packet); //是否是数据的 PacketType type = PacketType.values()[this.header.getType()]; switch (type) { //为了发送,发现丢包,调整速度 case Target: Archer archer = inst.getArcher(header.getHigh(), header.getLow()); if (archer == null) { return; } archer.update();//有回包,说明网络OK int packetSend = archer.getPacket(header.getWindow()); lost = (packetSend - header.getScore()) / packetSend; //archer.setBandwidth((long)(archer.getBandwidth()/lost)); if (lost > 0.10) { archer.setBandwidth((long) (archer.getBandwidth() / lost)); } else { if (lost < 0.01) { archer.setBandwidth((long) (archer.getBandwidth() * 1.2)); } else { //啥也不做保持原速 } } //补射 this.result.load(header, packet); for (int i = 0; i < packetSend; i++) { byte[] data = result.getBuffer(); if (data[i] == 0x0) { Miss miss = new Miss(); miss.setPacket(i); miss.setWindow(header.getWindow()); archer.miss(miss); } } break; // case Data: Target target = inst.getTarget(header.getHigh(), header.getLow()); target.update(); //新的文件传递 if (target == null) { Bow initBow = new Bow(packet.getAddress(), packet.getPort()); target = new Target(initBow, header.getHigh(), header.getLow()); target.open(); inst.addTarget(target);//这里启动的线程,此线程只是用来测量心跳 } //是否需要换弓,应对对称式的nat,必要的情况可以缓冲多把弓,目前只有一把 Bow bow = target.getBow(); if (bow != null) { if ((!bow.getAddress().equals(packet.getAddress())) && bow.getPort() != packet.getPort()) { bow.close(); Bow initBow = new Bow(packet.getAddress(), packet.getPort()); target.setBow(initBow); } } Iterator<Window> iter = target.Windows(); //此处没有限制window的数量,有可能导致系统崩溃,不过测试应该问题不大 boolean isExist = false; Window win = null; while (iter.hasNext()) { win = iter.next(); if (win.getId() == header.getWindow()) { isExist = true; break; } } if (win == null || !isExist) { //此报文对应的窗口不存在 if (header.getWindow() > target.getPosition() / FastConfig.WindowLength) { win = new Window(header); this.result.load(header, packet); win.setData(header.getId(), this.result.getBuffer()); target.addWindow(win); } else { //如果是陈旧报文,则丢弃此报文 } } else { this.result.load(header, packet); win.setData(header.getId(), this.result.getBuffer()); if (win.isFull()) { target.write(header.getWindow(), buffer); //删除此窗口 target.removeWindow(win); } } break; }
目前的代码已经开源到github,同样是lgpl协议。大家有兴趣的可以参考。
https://github.com/hubinix/kamike.fast
更新今天更新去掉了对guava的依赖。