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    Unreal传输层协议---数据包

    Published on 2022/11/19.

    完成握手环节后, 成功建立了连接, 传输Packet(数据包)进行数据通信, Packet由三部分数据组成:

    • 当前PacketId
    • 接收到的PacketId
    • 应用层的数据: Bunch

    PacketId是自增的数字, 即便重传应用层数据(Bunch), PacketId也会变大, 当处理一个Packet后, 会保证小于等于该PacketId的Packet都丢弃掉. 所以可以由收到的接收到的PacketID推测出哪些Packet丢了, 从而重发Bunch.

    当前PacketId

    当前的PacketId, 在Packet中是一个14位的uint. 为了避免溢出问题, 需要根据上次接收到的PacketId, 得到完整的PacketId.

    在UE4.18中, 收到一个Packet会立即处理. 在后续的版本中, 会把不连续的Packet做缓存, 在PostTick阶段, 清空缓存. 这个改动会减少当帧乱序收包问题.

    // TODO 补充流程图

    接收到的PacketId

    在UE4.18的版本, 会以Ack标记+PacketId的方式序列化, 一个Packet中会有序的存放多个AckPacketId, 这样存储可能会占用大量的存储空间

    // TODO 补充类图

    在后续的版本中, 采用了位图的方式来进行优化.

    应用层的数据: Bunch

    Bunch的主要难点主要是分块的Bunch如何拼包的问题

    doing

    Unreal传输层抽象了几个名词:

    • UNetConnection: 代表客户端和服务器的一条连接, 建立连接后, 客户端/服务器都会有对应的UNetConnection的对象
    • UChannel: UNetConnection中有多个UChannel, UChannel之间数据不互相堵塞, 以此实现多路复用.
    • Bunch: UChannel 接收和发送的数据类型, 由BunchHeader和Data组成, UChannel可以有自己的的编码协议(即Data的编解码由Channel决定)
    • Packet: UNetConnection发送和接收的数据, 由PacketHeader和多个Bunch组成

    当建立连接后, 服务器和客户端通过Cookie的前四个字节, 转化为服务器和客户端的序号(Seq), 收到和发送的Packet的序列号将以此开始.

    int16_t* CurSequence = (int16_t*)Cookie;
int32_t LastServerSequence = *CurSequence & (MAX_PACKETID - 1);
int32_t LastClientSequence = *(CurSequence + 1) & (MAX_PACKETID - 1);

    Packet收包流程

    classDiagram
    UDPHeader <|-- PacketHeader

    class UDPHeader{
      +bit MagicHeader[]
      +bit bHandshakePacket
    }
    class PacketHeader{
	    +uint32_t HistoryWordCount:4;
	    +uint32_t AckedSeq:14;
        +uint32_t Seq:14;
	    +uint32_t History[HistoryWordCount]; 
        +bit bHasPacketInfoPayload;
        +uint32_t PacketJitterClockTimeMS;
        +bit bHasServerFrameTime;
        +uint8_t FrameTimeByte;
    }

    当接收到一个Packet包时, PacketHeader中的Seq是包的序号, 和UNetConnection之前的收到的序号(FNetPacketNotify::InSeq)计算差值PacketSequenceDelta(注意要考虑溢出问题):

    graph TD
    PacketSequenceDelta{PacketSequenceDelta}
    bFlushingPacketOrderCache{bFlushingPacketOrderCache}
    ProcBunches[ProcBunches]
    End[End]
    PacketSequenceDelta -->|>1| bFlushingPacketOrderCache
    PacketSequenceDelta -->|=1| ProcBunches
    bFlushingPacketOrderCache -->|true| ProcBunches
    bFlushingPacketOrderCache -->|false| PacketOrderCache[PacketOrderCache]  --> End
    PacketSequenceDelta -->|<1| End
    1. 当PacketSequenceDelta=1, 进入Bunches处理阶段
    2. 当PacketSequenceDelta<1, 已经处理过该包或者更新的包, 直接丢弃
    3. 当PacketSequenceDelta>1, 存在丢包, 此时分为两种情况:
      • 如果在收包阶段, 把包加入包有序缓存队列PacketOrderCache
      • 如果是清空有序缓存队列阶段(bFlushingPacketOrderCache == true), 进入Bunches处理阶段

    Bunch收包流程

    classDiagram
    class Bunch{
        +bit bControl;
        +bit bOpen;
        +bit bClose;
        +uint8_t CloseReason : 4;
        +uint32_t ChIndex;

        +bit bHasPackageMapExports;
        +bit bHasMustBeMappedGUIDs;
        +bit bPartial;
        +bit bPartialInitial;
        +bit bPartialFinal;

        +bit bHardcoded;
		+uint32_t NameIndex;
        +uint32_t BunchDataBits;
        +bit Data[BunchDataBits];
    }

    Bunch的序列化数据中存在大量的位操作, 以及采用额外的标志位, 减少整体的传输, 比如说对于某个Channel而言, 通常只有一个Bunch的bOpen=1包, 一个bClose=1的包,和N个bOpen=0且bClose=0等于0的包, 如果使用一个bControl字段, 当bOpen和bClose有一个为1时, 存储三位, 分别标识bControl=1, bOpen=0/1, bClose=0/1, 当都为0时, 仅存储bControl=0, 则大多数情况下能节省流量.

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