UDP之丢包原因及具体问题分析

之前一直没考虑清楚为何接收到UDP数据丢包的问题,当意识到这造成很大问题时便狂查资料，有以下结论:

1.发送方发送的数据太快，导致UDP输入队列溢出(系统会丢掉一些包),在应用程序看来是即是丢包。

解决方法:

1.想办法提高应用程序对UDP包的处理速度。

2.提高UDP输入队列缓冲区大小，可通过setsockopt的SO_RCVBUF来进行设置，但是这里的设置还受限于系统的设置，

在linux系统下可以通过设置系统最大缓冲区来设定:

在 /etc/sysctl.conf 中加入

net.core.rmem_max = 131071 //最大值,有资料说甚至可以设置为10M或更大

net.core.rmem_default = 112640//默认值

设置后重启可通过:sysctl -a |grep net.core 查看。

1.首先满足基本条件即不可以让第一次发送的高峰期就将缓冲区填满，降低发送方的发送速度，加快处理速度均会使缓冲区达到不满的状态。

一个线程接收，一个线程处理并不会提高处理速度，只是变相的增大了缓冲区大小，将系统缓冲区转移到了自己的缓冲区。

2.当然最愚蠢的错误就是将recvfrom中的buf_size设置小了。

3.局域网里丢包率也是很小的，并且未经过路由器，不会乱序，如果在到达网卡之前就丢包了，那就要检查网络状况，当然也可以通过ethtool设置网卡信息提高接收成功率。网上还有提到NAPI可以提高网卡处理效率，通过使用轮询降低中断次数。

一、主要丢包原因

1、接收端处理时间过长导致丢包：调用recv方法接收端收到数据后，处理数据花了一些时间，处理完后再次调用recv方法，在这二次调用间隔里,发过来的包可能丢失。对于这种情况可以修改接收端，将包接收后存入一个缓冲区，然后迅速返回继续recv。

2、发送的包巨大丢包：虽然send方法会帮你做大包切割成小包发送的事情，但包太大也不行。例如超过50K的一个udp包，不切割直接通过send方法发送也会导致这个包丢失。这种情况需要切割成小包再逐个send。

3、发送的包较大，超过接受者缓存导致丢包：包超过mtu size数倍，几个大的udp包可能会超过接收者的缓冲，导致丢包。这种情况可以设置socket接收缓冲。以前遇到过这种问题，我把接收缓冲设置成64K就解决了。

int nRecvBuf=32*1024;//设置为32K

setsockopt(s,SOL_SOCKET,SO_RCVBUF,(const char*)&nRecvBuf,sizeof(int));

4、发送的包频率太快：虽然每个包的大小都小于mtu size 但是频率太快，例如40多个mut size的包连续发送中间不sleep，也有可能导致丢包。这种情况也有时可以通过设置socket接收缓冲解决，但有时解决不了。所以在发送频率过快的时候还是考虑sleep一下吧。

5、局域网内不丢包，公网上丢包。这个问题我也是通过切割小包并sleep发送解决的。如果流量太大，这个办法也不灵了。总之udp丢包总是会有的，如果出现了用我的方法解决不了，还有这个几个方法： 要么减小流量，要么换tcp协议传输，要么做丢包重传的工作。

二、具体问题分析

1.发送频率过高导致丢包

很多人会不理解发送速度过快为什么会产生丢包，原因就是UDP的SendTo不会造成线程阻塞，也就是说，UDP的SentTo不会像TCP中的SendTo那样，直到数据完全发送才会return回调用函数，它不保证当执行下一条语句时数据是否被发送。（SendTo方法是异步的）这样，如果要发送的数据过多或者过大，那么在缓冲区满的那个瞬间要发送的报文就很有可能被丢失。至于对“过快”的解释，作者这样说：“A few packets a second are not an issue; hundreds or thousands
may be an issue.”（一秒钟几个数据包不算什么，但是一秒钟成百上千的数据包就不好办了）。 要解决接收方丢包的问题很简单，首先要保证程序执行后马上开始监听（如果数据包不确定什么时候发过来的话），其次，要在收到一个数据包后最短的时间内重新回到监听状态，其间要尽量避免复杂的操作（比较好的解决办法是使用多线程回调机制）。

2.报文过大丢包

至于报文过大的问题，可以通过控制报文大小来解决，使得每个报文的长度小于MTU。以太网的MTU通常是1500 bytes，其他一些诸如拨号连接的网络MTU值为1280 bytes，如果使用speaking这样很难得到MTU的网络，那么最好将报文长度控制在1280 bytes以下。

3.发送方丢包

发送方丢包：内部缓冲区（internal buffers）已满，并且发送速度过快（即发送两个报文之间的间隔过短）；  接收方丢包：Socket未开始监听；  虽然UDP的报文长度最大可以达到64 kb，但是当报文过大时，稳定性会大大减弱。这是因为当报文过大时会被分割，使得每个分割块（翻译可能有误差，原文是fragmentation）的长度小于MTU，然后分别发送，并在接收方重新组合（reassemble），但是如果其中一个报文丢失，那么其他已收到的报文都无法返回给程序，也就无法得到完整的数据了。