无法在无线网络上通过UDP广播快速传输

Question

我编写了以下代码，用于通过无线网络上的广播传输 UDP 数据包。我尝试开发的应用程序要求数据包传输速度非常快，但不幸的是我不能这样做，需要添加睡眠时间。我发现低于 500us 的睡眠时间，我无法成功发送所有数据包。

1. 为什么睡眠时间必须这么长？
2. 是否可以通过进一步优化此代码来减少这个时间？
3. 如果我不处理接收到的数据包缓冲区，可以吗？或者这会产生问题吗？

请注意，我在使用 OpenWrt 运行的无线电上运行此代码。

提前致谢。

代码：

#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>

#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <sys/time.h>
#include <arpa/inet.h>  /* for sockaddr_in */

#define BROADCAST_IP "192.168.255.255"
#define BROADCAST_PORT 45454

int b_sock=-1;

void init_socket()
{
  unsigned short b_port = BROADCAST_PORT;
  struct sockaddr_in b_addr;
  int broadcastPermission;
  char* rx_ip = BROADCAST_IP;

  if ((b_sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP)) < 0)
    perror("socket() failed");

  /* Set socket to allow broadcast */
  broadcastPermission = 1;
  if (setsockopt(b_sock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (void *) &broadcastPermission, sizeof(broadcastPermission)) < 0)
    perror("setsockopt() failed");

  int opts;
  opts = fcntl(b_sock,F_GETFL);
  if(opts < 0)
    perror("fcntl get failed");

  opts = (opts | O_NONBLOCK);
  if(fcntl(b_sock,F_SETFL,opts) < 0)
    perror("fcntl set failed");

  memset(&b_addr, 0, sizeof(b_addr));   /* Zero out structure */
  b_addr.sin_family = AF_INET;                 /* Internet address family */
  b_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(rx_ip);/* Broadcast IP address */
  b_addr.sin_port = htons(b_port);         /* Broadcast port */

  if (bind(b_sock, (struct sockaddr *) &b_addr, sizeof(b_addr)) < 0)
    perror("rx bind() failed");
}

void send_thread_body(long int buf, struct sockaddr_in tx_addr)
{
  if(sendto(b_sock, &buf, sizeof(long int), 0, (struct sockaddr *)&tx_addr, sizeof(tx_addr)) < 0)
    printf("tx sent diff num bytes than expected: %d\n",buf);
}


int main(int argc, char *argv[])
{
  init_socket();
  {
    timeval start, end;
    double diff = 0;
    long int num = 0;

    char *tx_ip = BROADCAST_IP;
    unsigned short tx_port = BROADCAST_PORT;
    struct sockaddr_in tx_addr;

    memset(&tx_addr, 0, sizeof(tx_addr));   /* Zero out structure */
    tx_addr.sin_family = AF_INET;                 /* Internet address family */
    tx_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(tx_ip);/* Broadcast IP address */
    tx_addr.sin_port = htons(tx_port);         /* Broadcast port */

    double next = 0;
    double st = 0;

    while (num<50000)
    {
      while (st <= next)
      {
        gettimeofday(&start,NULL);
        st = start.tv_sec*1000 + ((double)start.tv_usec)/1000.0;
      }

      send_thread_body(num,tx_addr);

      gettimeofday(&end, NULL);
      diff += ((double)(((end.tv_sec - start.tv_sec)*1000000 + (end.tv_usec - start.tv_usec))))/1000000.0;

      num++;

      next = end.tv_sec*1000 + ((double)end.tv_usec)/1000.0 + 0.7;
    }

    printf("Avg time diff: %f\n",diff/50000.0);
  }
  close(b_sock);
  return 0;
}

Answer 1

您可能会溢出套接字缓冲区，因为您将套接字设置为O_NONBLOCK。通常（当启用阻塞时），如果套接字缓冲区已满，sendto 会阻塞，直到有足够的缓冲区空间来保存要发送的消息。

来自http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/009695399/functions/sendto。 html：

如果没有可用空间
发送套接字以保存消息
被传输和套接字文件
描述符没有 O_NONBLOCK
设置，sendto() 将阻塞直到空间
可用。如果没有空间
在发送套接字上可用
保存要传输的消息并
套接字文件描述符确实有
O_NONBLOCK 设置，sendto() 将失败。

当您在 sendto 调用之间添加 sleep 时，您就有效地降低了吞吐量并防止套接字缓冲区溢出。

您应该使用阻塞套接字，而不是sleep。如果套接字缓冲区已满，sendto 将阻塞，这实际上与休眠相同，只不过它会在套接字能够保存下一个数据报时自动停止休眠。

为了获得更好的吞吐量，请尝试将数据集中到接近 MTU 大小的数据报中（同时注意为 UDP/IP 标头保留足够的空间）。与发送非常短的数据报相比，这应该会给您带来更小的标头开销。