UDP分包重组算法

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本文摘自：http://www.rosoo.net/a/201009/10078.html   UDP分包重组算法（BTW：Windows下用IOCP来发也可能会有同样的问题，所以本文同样适用于TCP - IOCP下的分包及重组）     Packet.h 1.            #include  "InetAddr.h" //对socket地址操作封装的类，比如char*IP转成ULONG 2.            #include  <vector> 3.            using namespace  std; 4.              5.            //先定义包头 6.            typedef struct  _HeadExt 7.            { 8.                //每帧所有分片公用信息 9.                char    flag[5]; //可以任意字符或数字或其他方法，用来标志我们发送的数据 10.           UINT   m_nSeqNumber; //本帧序数 11.           USHORT  m_nTotalFragment;//本帧数据可分成的总片数 12.           USHORT  m_nTotalSize;  //本帧数据总长度 13.           //每片各自信息 14.           USHORT  m_nFragmentIndex; //每帧分片序数,0 1 2  ... ,\ 15.           USHORT  m_usPayloadSize; //本片数据长度 16.           USHORT  m_usFragOffset;//本片数据相对总数据的偏移量 17.           USHORT  m_bLastFragment;//是否最后一帧 18.       //上 述数据有些重复，可以精简，有时间再修改 19.        }HeadExt; 20.         21.         22.         23.       //从socket接收到的数据  24.       class  PacketIn 25.       { 26.       public : 27.           PacketIn(char*  lpszBuffer=NULL, UINT usBufferSize=0, UINT nDataSize=0); 28.           virtual  ~PacketIn(); 29.           HeadExt head;  30.           BYTE*    m_lpszBuffer; 31.           ULONG   ip; 32.           UINT    port; 33.           CVLInetAddr  addr; 34.           BOOL  Normalize(); 35.           UINT   m_nDataLen; 36.           UINT   m_usBufferSize; 37.         38.       }; 39.         40.       //接收到数据后开始重组使用的一个中间缓冲区，多个PacketIn合成一个Packet 41.       //发送时从一个Packet分割出多片，不过本程序里直接发送，没有封成Packet 42.       class Packet  43.       { 44.       public: 45.           enum {  TIMEOUT_LOCKFRAGMENTS = 1000 }; 46.           Packet( ); 47.           ~Packet(); 48.           void reset(); 49.           void Set(const  CVLInetAddr& iaFrom, UINT nSeqNumber ); 50.           BOOL  InsertFragment(PacketIn* const pFragment); 51.           bool m_bUsed;  52.           int  recvedpacks; 53.           int  recvedbytes; 54.           int seqnum; 55.           BYTE*  m_pBuffer; 56.         57.       //测试用程序，直接访问了类的变量，没有封装成函数。上述变量正常应该写成 SetXXX ,GetXXX     58.       private: 59.           BOOL IsFragComplete() const; 60.           ULONG     m_ip; 61.           USHORT   m_port; 62.           UINT        m_nSeqNumber; 63.           vector<int>  SeqNumberList; 64.       }; Packet.cpp 1.            #include  "Packet.h" 2.              3.            PacketIn::PacketIn(char*  lpszBuffer/*=NULL*/, UINT usBufferSize/*=0*/, 4.             UINT nDataSize/*=0*/) 5.            { 6.              7.                m_lpszBuffer   = (BYTE*)lpszBuffer; 8.                m_usBufferSize = usBufferSize; //数据最大长度，其实没什么用，已经设置了这个值最大为64000 9.                m_nDataLen = nDataSize; 10.       } 11.       PacketIn::~PacketIn() 12.       { 13.       } 14.       BOOL PacketIn::Normalize()  //判断收到的数据是否有效 15.       { 16.           const USHORT  usHeaderSize = sizeof(HeadExt); 17.           if (  !m_lpszBuffer || m_usBufferSize < usHeaderSize )//没什么用 18.           { 19.               return  FALSE; 20.           } 21.         22.           HeadExt*  pHeader = (HeadExt*)( m_lpszBuffer  ); 23.           if (  pHeader->m_usPayloadSize != m_nDataLen - usHeaderSize ) 24.           { 25.               return  FALSE; 26.           } 27.         28.           head =  *pHeader; 29.           if (  pHeader->m_usPayloadSize > 0 ) 30.           { 31.       memmove( m_lpszBuffer, m_lpszBuffer + usHeaderSize,  pHeader->m_usPayloadSize ); 32.           } 33.            34.           return TRUE; 35.       } 36.         37.       ///////////// 38.       //这里是重组数据的临时缓冲，只看这里必然迷惑，先看socket收数据那里，再回来查看 39.       void Packet::Set( const CVLInetAddr& iaFrom, UINT  nSeqNumber ) 40.       { 41.           m_iaFrom  =  iaFrom; 42.           m_nSeqNumber  = nSeqNumber; 43.           if(m_pBuffer)  44.               delete  []m_pBuffer; 45.       } 46.         47.       void Packet::reset() 48.       { 49.           m_bUsed = false;  50.           recvedpacks =  0; 51.           seqnum = 0; 52.           recvedbytes =  0; 53.           m_pBuffer =  NULL; 54.           m_pBuffer = new  BYTE[64000]; 55.           SeqNumberList.clear(); 56.       } 57.       Packet::Packet() 58.       { 59.           //calculate  the ttl 60.           //m_nTTL =  RUDP_REASSEMBLE_TIMEOUT*CRudpPeer::PR_SLOWHZ; 61.           reset(); 62.       } 63.         64.       Packet::~Packet() 65.       { 66.           if(m_pBuffer)  67.               delete  []m_pBuffer; 68.       } 69.         70.       BOOL Packet::InsertFragment(PacketIn* const pFragment) 71.       { 72.           int nSize =  SeqNumberList.size(); 73.           for(int i =  0; i< nSize ;i ++) 74.           { 75.               if(nSize ==SeqNumberList[i] )//收到重复数据包 76.               { 77.                   return  FALSE; 78.               } 79.           } 80.           SeqNumberList.push_back(pFragment->head.m_nFragmentIndex);  81.         82.           memcpy(  m_pBuffer + pFragment->head.m_usFragOffset, 83.       pFragment->m_lpszBuffer, pFragment->head.m_usPayloadSize);  84.           recvedbytes  += pFragment->head.m_usPayloadSize; 85.           recvedpacks++; 86.           m_bUsed = true;  87.         88.           CString str; 89.       str.Format("收到数据：m_nSeqNumber%d ,m_nTotalFragment %d,m_nFragmentIndex %d, 90.       m_usFragOffset %d,m_nTotalSize %d,recvedbytes  %d\r\n", 91.       pFragment->head.m_nSeqNumber,pFragment->head.m_nTotalFragment,  92.       pFragment->head.m_nFragmentIndex,pFragment->head.m_usFragOffset,  93.       pFragment->head.m_nTotalSize,pFragment->head.m_usPayloadSize);  94.               OutputDebugString(str); 95.         96.           if(recvedbytes  == pFragment->head.m_nTotalSize ) 97.               return  TRUE; 98.            99.           return FALSE;  100.   } 发送时的操作： 1.            #iclude  "packet.h" 2.              3.            const int  RTP_SPLIT_PACKSIZE = 1300; 4.            //udp一般最大包为1500,一般这里都设置为1400，当然1300也没错 5.            LONGLONG index =  rand(); 6.            //帧序数，从一个随机数开始，我机器上生成的是41 7.            //分包发送,逻辑相当简单，按最常规的方法分割发送 8.            void Send(BYTE*  pBuff,UINT nLen,ULONG ip,USHORT port) 9.            { 10.           HeadExt head;  11.           strcpy(head.flag ,"aaaa"); 12.              13.           head.m_nSeqNumber = index++; //帧序数 14.         15.           head.m_nTotalFragment =  nLen/RTP_SPLIT_PACKSIZE; 16.           head.m_nTotalFragment  += nLen%RTP_SPLIT_PACKSIZE?1:0; 17.       //整除的话就是0，否则多出一个尾数据  18.           head.m_nFragmentIndex = 0;//第一个分段从0开始 19.           head.m_nTotalSize = nLen; 20.           head.m_bLastFragment = 0; 21.           head.m_usFragOffset = 0; 22.         23.           char  tem[RTP_SPLIT_PACKSIZE+sizeof(HeadExt)]; 24.         25.           if(head.m_nTotalFragment == 1) 26.           { 27.               memcpy(tem,&head,sizeof(HeadExt));  28.               memcpy(tem+sizeof(HeadExt),pBuff,nLen);  29.               head.m_usPayloadSize = nLen; 30.         31.       //用UDP发送，常规做法，先对UDP做一个封装的类，这里调用类对象。本代码只说明原理，类似伪代友 32.              sendto(tem,nLen+sizeof(HeadExt),ip,port);  33.         34.               CString  str; 35.               str.Format("发送数据：m_nSeqNumber%d ,m_nTotalFragment %d,m_nFragmentIndex %d, 36.       m_usFragOffset %d,m_nTotalSize %d,m_nDataLen  %d\r\n", 37.       head.m_nSeqNumber,head.m_nTotalFragment,head.m_nFragmentIndex, 38.       head.m_usFragOffset,head.m_nTotalSize,head.m_usPayloadSize);  39.               OutputDebugString(str); 40.         41.               return; 42.           } 43.         44.           int i = 0; 45.           for( i = 0; i  < head.m_nTotalFragment-1; i++)//开始分割,最后一个单独处理 46.           { 47.               head.m_bLastFragment = 0; 48.               head.m_nFragmentIndex = i; 49.               head.m_usFragOffset =  i*RTP_SPLIT_PACKSIZE; 50.               head.m_usPayloadSize =  RTP_SPLIT_PACKSIZE; 51.               memcpy(tem,&head,sizeof(HeadExt));  52.               memcpy(tem+sizeof(HeadExt),pBuff+i*RTP_SPLIT_PACKSIZE,RTP_SPLIT_PACKSIZE);  53.              sendto(tem,nLen+sizeof(HeadExt),ip,port);  54.         55.               CString  str; 56.               str.Format("发送数据：m_nSeqNumber%d ,m_nTotalFragment  %d,m_nFragmentIndex %d, 57.       m_usFragOffset %d,m_nTotalSize %d,m_nDataLen  %d\r\n", 58.       head.m_nSeqNumber,head.m_nTotalFragment,head.m_nFragmentIndex, 59.       head.m_usFragOffset,head.m_nTotalSize,head.m_usPayloadSize);  60.               OutputDebugString(str); 61.         62.           } 63.         64.           head.m_bLastFragment = 1; 65.           head.m_nFragmentIndex = i; 66.           head.m_usFragOffset =  i*RTP_SPLIT_PACKSIZE; 67.           head.m_usPayloadSize = nLen -  (i*RTP_SPLIT_PACKSIZE); 68.         69.           memcpy(tem,&head,sizeof(HeadExt)); 70.           memcpy(tem+sizeof(HeadExt),pBuff+i*RTP_SPLIT_PACKSIZE,nLen  - (i*RTP_SPLIT_PACKSIZE)); 71.         72.           sendto(tem,nLen+sizeof(HeadExt),ip,port);  73.         74.           CString str; 75.       str.Format("发送数据：m_nSeqNumber%d ,m_nTotalFragment %d,m_nFragmentIndex %d, 76.       m_usFragOffset %d,m_nTotalSize %d,m_nDataLen  %d\r\n",head.m_nSeqNumber, 77.       head.m_nTotalFragment,head.m_nFragmentIndex,head.m_usFragOffset, 78.       head.m_nTotalSize,head.m_usPayloadSize); 79.         80.       OutputDebugString(str); 81.       } 接收数据的回调     //代码很简单，收到数据后，形成PacketIn，然后找一个链表，插进去   //因为收到的数据的顺序是不定的，所以先创建一个链表，每帧首数据到来时，分配一个节点，其他分片到来的时候，都加到//这个节点里,等数据都到齐了，这个节点就是一个完整的包，回调出去。 1.            void  RecvCallback(BYTE* pBuff,UINT nLen,ULONG ip,USHORT port) 2.            { 3.                if(nLen < sizeof(HeadExt)) 4.                    return; 5.                HeadExt* pHead = (HeadExt*)pBuff; 6.                CString str = pHead->flag; 7.                if(str != "aaaa") 8.                { 9.                    return; 10.           } 11.           if(pHead->m_nTotalFragment  == 1)//只有一帧，不分片 12.           { 13.               //回调，上层处理 14.               if(m_pfDispatch) 15.       m_pfDispatch(pBuff+sizeof(HeadExt),nLen-sizeof(HeadExt),ip,port,m_lpParam); 16.               return; 17.           } 18.         19.           PacketIn  data( (char*)pBuff, 64000, nLen ); 20.           if (  !data.Normalize() ) 21.               return; 22.           if (  data.head.m_nTotalFragment>1 ) 23.           { 24.               Packet*  pTemp = GetPartialPacket( iaRemote, data.head.m_nSeqNumber ); 25.               if (  pTemp ) 26.               { 27.                   if (  pTemp ->InsertFragment( &data ) ) 28.                   { 29.                       m_pfDispatch(pTemp  ->m_pBuffer, 30.                           pTemp  ->recvedbytes,ip,port,m_lpParam); 31.                   } 32.               }//end of  if 33.           } 34.       } //上面用到的一些变量可以在一个.h里面定义，比如：   Packet TempPacket[16];//分配一个数组，每个节点是一个重组后临时缓冲   Packet* GetPartialPacket(const CVLInetAddr& iaFrom, UINT nSeqNumber);//从数组里取出一个缓冲节点 1.            //根据这几个关键字查找，不过只用 2.            //到了nSeqNumber,要是3人以上的视频聊天，ip和port是必要的 3.            Packet*  GetPartialPacket(const ULONG ip,USHORT port, UINT nSeqNumber) 4.            { 5.                Packet* tmp = NULL; 6.                int i=0; 7.                while(tmp==NULL && i<16) 8.                { 9.                    //该包所属的帧已有其它数据包到达 10.               if(TempPacket[i].seqnum==nSeqNumber  && TempPacket[i].recvedpacks>0) 11.               { 12.                   tmp =  &TempPacket[i]; 13.                   break;  14.               } 15.               i++; 16.           } 17.           if(tmp ==  NULL)        //新的帧 18.           { 19.               //查找空闲元素 20.               for(i=0;i<16;i++)  21.               { 22.                   if(!TempPacket[i].m_bUsed) 23.                       break;  24.               } 25.         26.               if(i>=16)  27.               { 28.                   //没有空闲的元素，丢掉一个最早 29.                   tmp =  &TempPacket[0]; 30.                   int j  = 0; 31.                   for(i=1;i<16;i++)  32.                   { 33.                       if(TempPacket[i].seqnum  < tmp->seqnum) 34.                       {  35.                           tmp = &TempPacket[i];  36.                           j = i; 37.                       }  38.                   } 39.                   //找到最早的一帧 40.                   if(tmp->m_pBuffer)  41.                   { 42.                       delete  []tmp->m_pBuffer; 43.                       tmp->reset(); 44.                   } 45.               } 46.               else 47.                   tmp =  &TempPacket[i]; 48.           } 49.         50.           InsertFragment 51.           tmp->m_bUsed = true; 52.           tmp->seqnum = nSeqNumber; 53.         54.           return tmp; 55.       }   整个示例最重要的是两个函数：     GetPartialPacket：取到一个临时缓冲节点     InsertFragment：把收到的每个数据段插入临时缓冲组成一个完整帧     当然发送方也要按一定规则分割发送。