KCP源码解析系列（二）KCP协议结构体

头快撑不住了

已于 2024-08-13 16:55:06 修改

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分类专栏：源码解析网络协议文章标签：网络网络协议 kcp

于 2024-08-13 16:54:20 首次发布

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一、KCP协议包

1.1 kcp协议包

kcp中只有一种数据包，不管是数据还是控制信息，都用这个数据包来表示

0               4   5   6       8 (BYTE)
+---------------+---+---+-------+
|     conv      |cmd|frg|  wnd  |
+---------------+---+---+-------+   8
|     ts        |     sn        |
+---------------+---------------+  16
|     una       |     len       |
+---------------+---------------+  24
|                               |
|        DATA (optional)        |
|                               |
+-------------------------------+

conv (4 bytes): 会话号，用于区分不同的会话。由于kcp不处理握手，可以通过两端
cmd (1 byte): 命令类型，可能的命令类型包括：
- IKCP_CMD_PUSH（数据包）
- IKCP_CMD_ACK（确认包）
- IKCP_CMD_WASK（窗口探测包，请求对方告知窗口大小）
- IKCP_CMD_WINS（窗口大小通告包，告知对方窗口大小）
frg (1 byte): 分片标识，表示数据是否被分片及其序号。对于不分片的数据包，该值为 0。
wnd (2 bytes): 窗口大小，用于流量控制。
ts (4 bytes): 时间戳，用于计算往返时间（RTT）以及重传超时（RTO）。
sn (4 bytes): 序号，用于数据包排序和确认。
una (4 bytes): 未确认的序号，用于流量控制。
len (4 bytes): 数据部分的长度。

1.2 kcp源码IKCPSEG结构体

//=====================================================================
// SEGMENT
//=====================================================================
struct IKCPSEG
{
	struct IQUEUEHEAD node;//链表节点，结构体类型 IQUEUEHEAD，用于把该分段加入到发送或接收队列的链表中。
	IUINT32 conv;
	IUINT32 cmd;
	IUINT32 frg;
	IUINT32 wnd;
	IUINT32 ts;
	IUINT32 sn;
	IUINT32 una;
	IUINT32 len;
	IUINT32 resendts;//重传时间戳，32 位整数，表示该分段下一次进行重传的时间戳。
	IUINT32 rto;//重传超时时间，32 位整数，表示该分段的重传超时时间。根据 ACK 的 RTT 值调整。
	IUINT32 fastack;//快速重传计数，32 位整数，表示该分段被其他数据包跳过的次数，用于快速重传机制。
	IUINT32 xmit;//传输次数，32 位整数，表示该分段已被发送的次数。
	char data[1];
};

二、IKCPCB

IKCPCB 结构体是 KCP 协议中控制块的核心数据结构，包含了连接状态、传输参数、缓存和控制信息等。这是整个 KCP 协议运作的核心，用于管理连接的各个方面。下面是对每个字段的详细解释,

看不懂没关系，后边会在流程中解释。

struct IKCPCB {
    IUINT32 conv;              // 会话 ID，用于区分不同的连接
    IUINT32 mtu;               // 最大传输单元大小，指网络层能够传输的最大数据包大小
    IUINT32 mss;               // 最大分段大小，为 MTU 减去固定的 KCP 头部大小
    IUINT32 state;             // 连接状态

    IUINT32 snd_una;           // 未确认的发送序号
    IUINT32 snd_nxt;           // 下一个发送序号
    IUINT32 rcv_nxt;           // 下一个接收序号

    IUINT32 ts_recent;         // 最近的时间戳
    IUINT32 ts_lastack;        // 最后一个确认包的时间戳
    IUINT32 ssthresh;          // 慢启动门限

    IINT32 rx_rttval;          // RTT 波动值
    IINT32 rx_srtt;            // 平滑后的 RTT 值
    IINT32 rx_rto;             // 重传超时时间
    IINT32 rx_minrto;          // 最小重传超时时间
    
    IUINT32 ff_recovery_point; // 快速恢复点

    IUINT32 snd_wnd;           // 发送窗口大小
    IUINT32 rcv_wnd;           // 接收窗口大小
    IUINT32 rmt_wnd;           // 远端窗口大小
    IUINT32 cwnd;              // 拥塞窗口大小
    IUINT32 probe;             // 探测变量

    IUINT32 current;           // 当前时间
    IUINT32 interval;          // 内部工作刷新间隔
    IUINT32 ts_flush;          // 下次刷新时间戳
    IUINT32 xmit;              // 传输次数
    IUINT32 next_send;         // 下一个发送时间

    IUINT32 nrcv_buf;          // 接收缓冲区大小
    IUINT32 nsnd_buf;          // 发送缓冲区大小
    IUINT32 nrcv_que;          // 接收队列大小
    IUINT32 nsnd_que;          // 发送队列大小
    
    IUINT32 wait_snd_bytes;    // 等待发送字节数
    IUINT32 wait_rcv_bytes;    // 等待接收字节数

    IUINT32 nodelay;           // 是否启用无延迟模式
    IUINT32 updated;           // 是否已更新

    IUINT32 ts_probe;          // 窗口探测时间
    IUINT32 probe_wait;        // 窗口探测等待时间

    IUINT32 dead_link;         // 最大重传次数，超过此次数认为连接失效
    IUINT32 incr;              // 拥塞窗口增加量

    IUINT32 ts_wait_ack;       // 等待 ACK 的时间戳
    IUINT32 flag_wait_ack;     // 等待 ACK 的标志
    IUINT32 ts_echo;           // ECHO 的时间戳
    
    pthread_mutex_t send_lock; // 发送锁，用于多线程环境
    struct IQUEUEHEAD snd_queue;  // 发送队列
    pthread_mutex_t recv_lock; // 接收锁，用于多线程环境
    struct IQUEUEHEAD rcv_queue;  // 接收队列
    struct IQUEUEHEAD snd_buf;    // 发送缓冲区
    struct IQUEUEHEAD rcv_buf;    // 接收缓冲区

    IUINT32 *acklist;          // 存储待发送的 ACK 列表
    IUINT32 ackcount;          // ACK 的数量
    IUINT32 ts_sack;           // SACK 时间戳
    IUINT32 ackblock;          // ACK 列表的大小（块大小）

    void *user;                // 用户数据
    void *user_send_queue;     // 用户发送队列
    void *user_recv_queue;     // 用户接收队列
    char *buffer;              // 缓冲区
    int fastresend;            // 快速重传标志
    int nocwnd;                // 关闭拥塞控制标志
    int stream;                // 流模式标志
    int logmask;               // 日志掩码
    int delay_ack;             // 延迟 ACK 处理

    void *ca_priv;             // 拥塞避免私用数据
    int (*output)(const char *buf, int len, struct IKCPCB *kcp, void *user); // 数据输出回调
    void (*writelog)(const char *log, struct IKCPCB *kcp, void *user);      // 日志写入回调
    int (*process_pkt)(void *user, int length, const char *input, char *output); // 数据包处理回调
};