提升异步UDP客户端

Question

我已经阅读了boost:asio文档（其中没有提到异步客户端），并在这里查找，但似乎在树林中迷失了方向。

我有一个仿真程序，主循环如下：

for(;;)
{
  a = do_stuff1();
  do_stuff2(a);
}

很容易。

我想做的是修改它，使我拥有：

for(;;)
{
  a = do_stuff1();
  check_for_new_received_udp_data(&b);
  modify_a_with_data_from_b(a,b);
  do_stuff2(a);
}

以下是我的要求：

1. 我不能因为没有主动监听而丢失数据。即使当服务器发送数据包时，我正在执行do_stuff2()，而不是check_for_new_received_udp_data()，我也不想丢失数据包。
2. 由于主循环需要以60Hz执行，所以不能让check_for_new_received_udp_data()阻塞超过约2ms。
3. 服务器将在其他地方运行，并且具有完全不规则的时间表。有时不会有数据，有时我可能会不断收到相同的数据包。

我已经尝试过异步UDP，但那需要调用io_service.run()，这会无限期地阻塞，所以这对我没有帮助。

我考虑过使用超时的阻塞套接字读取，但似乎必须欺骗并退出boost调用才能实现，所以这不是一个可行的方法。

答案是否涉及线程？无论如何，是否有人可以友好地为我指出一个类似的例子？肯定有人做过类似的事情。

- Grommit

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+1，不错的第一个问题，欢迎来到SO。 - Sam Miller

长期潜水者，第一次发帖。接下来我得去 Reddit :) - Grommit

Answer 1

为了避免在 io_service::run() 中阻塞，您可以使用 io_service::poll_one()。

关于丢失 UDP 数据包，我认为您运气不好。UDP 不保证传递，并且网络的任何部分都可能决定在有大量流量时丢弃 UDP 数据包。如果您需要确保传递，您需要实现某种形式的流量控制或仅使用 TCP。

- TAS

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谢谢。我不太关心网络丢包等问题...我只是不想出现这样的情况：我只有5%的时间在积极查看，因此按设计错过了95%的数据包。如果它们稍后等待收集，那我没问题。 - Grommit

使用异步读取将允许操作系统接收数据包并在调用 run、run_one、poll 或 poll_one 时传递它们。 - TAS

@Grommit 当你使用像poll_one这样的东西时，需要小心的一点是不要让太多的东西排队并且落后于服务器（特别是如果由于某种原因你的主循环必须暂停一段时间）。 - Nathan Monteleone

Answer 2

我觉得你的问题在于你仍在同步思考，你需要异步思考。

1. 对UDP套接字进行异步读取 - 当数据到达时将调用处理程序。
2. 在该处理程序中处理传入数据。请记住，在处理时，如果您只有一个线程，则没有其他内容分派。这可能完全没问题（UDP消息仍将在网络堆栈中排队...）。
3. 由于此操作的结果，您可以启动其他异步操作。

如果您需要并行执行实质上不相关或离线的工作，那么将涉及线程。创建一个调用io_service.run()的线程。

如果您需要在异步框架中执行定期工作，请使用计时器。

在您的特定示例中，我们可以像这样重新排列事物（伪代码）：

read_handler( ... )
{
   modify_a_with_data_from_b(a,b);
   do_stuff2(a);
   a = do_stuff1();
   udp->async_read( ..., read_handler );
}

periodic_handler(...)
{
  // do periodic stuff
  timer.async_wait( ..., periodic_handler );
}

main()
{
   ...
   a = do_stuff1();
   udp->async_read( ..., read_handler )
   timer.async_wait( ..., periodic_handler );

   io_service.run();
}

我相信你的问题中还有其他要求，但你需要找到一个异步解决方案，这只是一个想法。同时，请问自己是否真的需要一个异步框架，或者只需使用同步套接字API。

- Guy Sirton

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由于他试图以60hz运行，他需要注意计时器分辨率...看起来asio提供了一个high_resolution_timer typedef，可能可以解决这个问题（没有直接使用过）。 - Nathan Monteleone

@NathanMonteleone：是的。我认为在大多数平台上，截止时间计时器将提供1毫秒的分辨率，但这需要进行验证。如果您可以接受一些抖动但不想累积误差，那也很容易做到。如果您需要更严格的实时要求，这就变得有点复杂了。 - Guy Sirton