node.js - 是否可以保证在 Node.js 上使用 UDP 传递消息？

Question

如何保证在 Node.js 上使用 UDP 传递消息？例如，如果失败，我可以重新发送数据包——但是有没有办法确定失败的时间？另外，数据包丢失有多常见？

Answer 1

如果您真正想知道的是“如何检测丢失的数据包”？然后一般的技术是让接收方为每个发送的数据包发送一个确认。如果发送方未收到确认，则它必须重新发送数据包。如果接收方收到重复的数据包，那么它应该丢弃重复的数据包。

基本方案是这样的:

TX                               RX
 ╷           data
 ╰──────────────────────────────▶

              ack               ╷
 ◄──────────────────────────────╯

 ╷           data
 ╰────────────────────── - - -         loss of data packet
               .
               .
               . timeout
               .
 ╷       data retransmit
 ╰──────────────────────────────▶

              ack               ╷
 ◄──────────────────────────────╯

 ╷           data
 ╰──────────────────────────────▶

              ack               ╷
      - - - ────────────────────╯      loss of ack packet
               .
               . timeout
               .

 ╷       data retransmit
 ╰──────────────────────────────▶

              ack               ╷
 ◄──────────────────────────────╯

这基本上是所有形式的数据包丢失检测的基础。可以实现一些改进来改进该技术，但基本原理通常是相同的:如果接收方没有告诉您数据包已经到达，那么数据包就会丢失。

通常对算法进行的第一项改进是检查 ack 是否真的是适当的 ack，而不仅仅是路由器发送的一些回声、信号交叉干扰或软件错误。解决方案是实现一个切换位。传输数据包时将切换位设置为一个值，ack 包需要以适当的值(通常是相同的值)进行回复。如果切换位错误，则意味着 ack 数据包与最后一个数据包不匹配，这意味着它与前一个数据包匹配。这意味着最后一个数据包还没有被确认，这意味着出现了严重的错误，应该重新传输数据包，直到收到正确的确认。

TX                               RX
 ╷           data[0]
 ╰──────────────────────────────▶

              ack[0]            ╷
 ◄──────────────────────────────╯

 ╷           data[1]
 ╰──────────────────────────────▶

              ack[0]            ╷
 ◄──────────────────────────────╯     ack mismatch!

 ╷       data[1] retransmit
 ╰──────────────────────────────▶

一些现实世界的协议(protocol)使用这种技术，包括用于控制工业设备和机器人的大多数协议(protocol)。

下一步其实就是上述思路的扩展。为什么不发送一个数字，而不是只发送一点。这样您就可以更明确地将 ack 与数据包匹配，从而更准确地检测哪个数据包丢失并需要重新传输。这种技术通常被称为滑动窗口技术，因为在某些时候数字会翻转并滑回零。因此，在无法检测到数据包丢失之前，您可以传输的最大数据包数就是滑动窗口大小。

滑动窗口技术的一大优点是你可以发送大量的数据包而不用等待ack。这显着提高了吞吐量:

TX                             RX
 ╷           data[1]
 ╰──────────────────────────────▶
 ╷           data[2]
 ╰──────────────────────────────▶
 ╷           data[3]
 ╰──────────────────────────────▶


              ack[1]            ╷
 ◄──────────────────────────────╯
              ack[2]            ╷
 ◄──────────────────────────────╯

 ╷           data[4]
 ╰──────────────────────────────▶
 ╷           data[5]
 ╰──────────────────────────────▶

              ack[3]            ╷
 ◄──────────────────────────────╯
              ack[5]            ╷
 ◄──────────────────────────────╯     ack[4] missing!
               .
               . timeout
               .

 ╷       data[4] retransmit
 ╰──────────────────────────────▶

以上就是对丢包检测的基本技术的一个简短总结。如果您希望所有 UDP 数据包都到达目的地，这就是您需要实现的。

您应该知道 TCP 已经实现了这一点，所以如果您不想重新发明轮子，您应该真正使用 TCP。 UDP 的创建是因为在某些情况下数据包丢失是可以接受的(想想音频/视频流)。