# 网络 ## 基本类型 > https://www.cnblogs.com/lawliet12/p/17332897.html ### FSocket 代码太多了，直接贴文件路径吧 [TestActor.h文件](./Src/TestSocket/TestActor.h) [TestActor.cpp文件](./Src/TestSocket/TestActor.cpp) 核心代码就两部分 - 对于客户端来说，主要是 连接 和 发送信息 ```cpp ISocketSubsystem* System = ISocketSubsystem::Get(); // 创建地址 Addr = System->CreateInternetAddr(); // 创建 Socket Host = System->CreateSocket(NAME_Stream, TEXT("default"), false); // 绑定 Socket 和 地址 进行连接 Host->Connect(*Addr); // 发送信息 Host->Send((uint8*)TCHAR_TO_UTF8(Data), Size, Send); ``` - 对于服务器来说，主要是 监听 和 收取信息 ```cpp ISocketSubsystem* System = ISocketSubsystem::Get(); Socket = System->CreateSocket(NAME_Stream, TEXT("default"), false); // 绑定 IP 和 端口 Socket->Bind(*Addr); // 监听事件 Socket->Listen(5); while(true) { // 检查是否有待处理的连接 Socket->Wait(ESocketWaitConditions::WaitForRead, FTimespan::FromSeconds(2)); // 接受新连接 ClientSocket = Socket->Accept(TEXT("ClientConnection")); // 接收数据 TArray ReceiveData; ClientSocket->Recv(ReceiveData.GetData(), ReceiveData.Num(), Read); FString ReceivedString = FString(UTF8_TO_TCHAR(reinterpret_cast(ReceiveData.GetData()))); } ``` 这里 `CreateSocket` 的参数是 `NAME_Stream`，除了 `NAME_Stream` 之外还有 `Name_DGram` - `Name_Stream` 是数据流，用于 TCP 连接 - `Name_DGram` 是 `DataGram` 的简写，表示是数据报，用于 UDP 连接 另外 `CreateSocket` 还有第三个参数 `ProtocolType`，有两个属性值 `FNetworkProtocolTypes::IPv4` 和 `FNetworkProtocolTypes::IPv6` 分别对应 IPV4 和 IPV6 两个 `FSocket` 属于网络中最基础的地方，根据不同的平台底层实现不同 比如 `FSocketWindows` 就是用于 Windows 平台的 ### UNetDriver 是一个比较重要的网络管理类，可以简单看下其结构 ```cpp class UNetDriver : public UObject, public FExec { public: ENGINE_API virtual bool InitBase(bool bInitAsClient, FNetworkNotify* InNotify, const FURL& URL, bool bReuseAddressAndPort, FString& Error); ENGINE_API virtual bool InitConnect(class FNetworkNotify* InNotify, const FURL& ConnectURL, FString& Error ) PURE_VIRTUAL( UNetDriver::InitConnect, return true;); ENGINE_API virtual bool InitListen(class FNetworkNotify* InNotify, FURL& ListenURL, bool bReuseAddressAndPort, FString& Error) PURE_VIRTUAL( UNetDriver::InitListen, return true;); // 其他函数 public: UPROPERTY() TObjectPtr ServerConnection; UPROPERTY() TArray> ClientConnections; // 其他属性 } ``` | UNetDriver 派生类 | 作用 | | --- | --- | | UWebSocketNetDriver | 用于实现 WebSocket 协议的网络通信 | | UIpNetDriver | 用于实现基于 IP 的网络通信 | | USteamSocketsNetDriver | 利用Steam新网络协议层的网络插件，从 Steamworks SDK 1.46版起 | | UDemoNetDriver | 用来支持游戏录像和回放 | 在 `UWorld` 中存储着 `NetDriver` 用于网络信息处理，同时也有一个 `DemoNetDriver` 来支持游戏录像和回放 注意 `UNetDriver` 中维护着两个数组：`ServerConnection` 和 `ClientConnections` - 如果当前属于 Server，那么使用 `ClientConnections` 来存储 Server 与 Client 的连接信息 - 如果当前属于 Client，那么使用 `ServerConnection` 来存储该 Client 与 Server 的连接信息 客户端通过调用 `UNetDriver::InitConnect` 来创建 `ServerConnection` 并初始化数据 服务器通过调用 `UNetDriver::InitListen` 来初始化服务端数据 `UNetDriver` 会监听 `TickDispatch` 和 `TickFlush`，驱动整个网络系统的更新循环 ![](Image/007.png) ### UPlayer 和 UNetConnection #### UPlayer `UPlayer` 是 UE 中表示玩家的实体。并不直接与游戏场景中的对象关联，而是用于封装玩家的输入来源 这个 UPlayer 可以是一个本地人类玩家(Local Player)、一个网络连接的远程玩家 (NetConnection)，甚至在某些情况下可以代表一个模拟玩家的 AI ```cpp class UPlayer : public UObject, public FExec { TObjectPtr PlayerController; int32 CurrentNetSpeed; // 表示当前用于该玩家网络连接的实际带宽限制 int32 ConfiguredInternetSpeed; // 为该类型玩家连接预设的最大带宽限制 int32 ConfiguredLanSpeed; // 在局域网环境下，为该类型玩家连接预设的最大带宽限制 } ``` #### ULocalPlayer ULocalPlayer 代表本地玩家，包含视口配置等信息 ```cpp class ULocalPlayer : public UPlayer { FUniqueNetIdRepl CachedUniqueNetId; // TObjectPtr ViewportClient; FVector2D Origin; // 上一帧 主视口区域 在归一化坐标空间中左上角的位置 FVector2D Size; // 上一帧 主视口区域 在归一化坐标空间中的尺寸 FVector LastViewLocation; // 上一帧 玩家的摄像机位置 TEnumAsByte AspectRatioAxisConstraint; // 当前游戏视口的宽高比与项目设置不同时，如何调整视场角 TSubclassOf PendingLevelPlayerControllerClass; // 关卡切换过程中临时存储将要生成的 APlayerController 类 uint32 bSentSplitJoin:1; // 是否已发送分屏加入请求 } ``` 参考 `APlayerController` 对 `LocalPlayer` 的使用 ```cpp void APlayerController::CreateTouchInterface() { ULocalPlayer* LocalPlayer = Cast(Player); // ... do something else LocalPlayer->ViewportClient->AddViewportWidgetContent(VirtualJoystick.ToSharedRef()); } ``` 在 `APlayerController` 中大部分都是通过 `Player` 来进行视口操作 #### UNetConnection `UNetConnection` 就是抽象出来的连接，用于管理玩家与服务器，或其他客户端之间的网络通信 负责 接收 和 发送 玩家的输入数据，使网络玩家能够在游戏中进行互动 ```cpp class UNetConnection : public UPlayer { TArray> Children; // 管理子连接（多用于分屏多人游戏） TObjectPtr Driver; // 所属的网络驱动实例 TSubclassOf PackageMapClass; // TObjectPtr PackageMap; // TArray> OpenChannels; // 网络传输通道 特定类型的信息通过特定的 Channel 传输 TArray> SentTemporaries; // 标记为 bNetTemporary 的 Actor，表示 仅初始复制一次 不参加后续增量更新的 Actor TObjectPtr ViewTarget; // TObjectPtr OwningActor; // 通常是 PlayerController int32 MaxPacket; // 最大数据包大小 FActorChannelMap ActorChannels; // Key 是 Actor Value 是 ActorChannel，通过 Actor 找到与之对应的 ActorChannel // 其他 属性 和 函数 } ``` 从上面代码可以看到，`UNetConnection` 维护着一个 `UChannel` 的数组 ### UChannel Channel 的核心作用： - 数据分类传输：将网络数据按类型隔离到不同通道 - 可靠性控制：提供可靠/不可靠两种传输模式 - 流量管理：控制数据发送频率和顺序 - 连接维护：管理通道生命周期（打开/关闭/休眠） 所以 UChannel 中维护这一堆状态属性，用于记录 Channel是否打开、是否休眠、是否损坏等状态 ```cpp uint32 OpenAcked:1; uint32 Closing:1; uint32 Dormant:1; will close but the client will not destroy uint32 bIsReplicationPaused:1; uint32 OpenTemporary:1; . uint32 Broken:1; uint32 bTornOff:1; uint32 bPendingDormancy:1; uint32 bIsInDormancyHysteresis:1; uint32 bPausedUntilReliableACK:1; uint32 SentClosingBunch:1; class FInBunch* InRec; // 输入可靠数据队列 class FOutBunch* OutRec; // 输出可靠数据队列 class FInBunch* InPartialBunch; // 部分接收的数据块 ``` 常见的 `UChannel` 有 `UActorChannel` 、`UControlChannel` 和 `UVoiceChannel` - `UActorChannel` 是在服务器和客户端之间同步 Actor 状态的通道，确保所有客户端上 Actor 的状态相同 - `UControlChannel` 是特殊的网络通道，主负责处理底层的网络连接和控制消息，通常不传输游戏数据，主要用于维护网络连接状态、通知连接事件、传入核心控制信息等 - 连接的建立和断开，比如当客户端与服务器建立连接时，UControlChannel会发送和接收连接请求和响应，以便双方建立通信 - 心跳检测，为了确保连接保持活跃，`UControlChannel` 会定期发送和接收心跳消息 - 通道管理，比如需要创建一个新的 UActorChannel 传输游戏数据时，通过 `UControlChannel` 发送相应的打开、关闭通道请求 - 控制消息，比如暂停、回复游戏等 - `UVoiceChannel` 主要处理语音数据 ### UNetDriver、UNetConnection、UChannel 通过上述代码可以发现 `UNetDriver` 管理多个 `UNetConnection`； `UNetConnection` 管理多个 `UChannel` `UNetConnection` 本质是 客户端-服务器 的逻辑连接通道，用于管理所有的关联的 `UChannel`、处理数据包路由、维护连接状态 - 服务器的启动流程 ![](Image/001.png) - 客户端连接流程 ![](Image/002.png) - 双向握手协议 ![](Image/006.png) ### Bunch 和 Packet > https://zhuanlan.zhihu.com/p/606905438 ![](Image/007.jpg) 在 `UChannel` 存储着 `FInBunch` 和 `FOutBunch`，分别对应接收数据和发送数据 `FInBunch` 表示接收数据 ```cpp class FInBunch : public FNetBitReader { public: int32 PacketId; // FInBunch * Next; // UNetConnection * Connection; // int32 ChIndex; // FName ChName; // int32 ChSequence; // // 其他 属性 函数 }; class FOutBunch : public FNetBitWriter { public: FOutBunch * Next; // UChannel * Channel; // 所属网络通道的指针 double Time; // 数据块创建的时间戳 int32 ChIndex; // 通道在连接中的唯一索引 FName ChName; // 通道类型名称标识符 int32 ChSequence; // 通道内数据块的序列号 int32 PacketId; // 数据包在网络连接中的全局ID // 其他 属性 函数 } ``` `FNetBitReader` 的基类是 `FBitReader`， `FBitReader` 维护着 `TArray` 字节数组，用于存储数据 Bunch 偏向上层游戏业务，承载属性同步、rpc 等重要功能 Actor 在执行属性同步，或调用rpc后，会生成一个 OutBunch ，并向其中写入数据 通过 `UActorChannel::ReplicateActor` 可以窥探到如何设置一个 `FOutBunch` 的值 通过 `ActorReplicator->ReplicateProperties` ```cpp const bool bCanSkipUpdate = ActorReplicator->CanSkipUpdate(RepFlags); if (UE::Net::bPushModelValidateSkipUpdate || !bCanSkipUpdate) { bWroteSomethingImportant |= ActorReplicator->ReplicateProperties(Bunch, RepFlags); } ``` 在准备好一个 `Bunch` 之后，通过 `UChannel::SendBunch` 来发送这个 `Bunch` 在 `SendBunch` 函数中会对 `Bunch` 进行一些处理 1. 如果 Bunch 超过一定大小，需要拆分成多个 Bunch 2. 如果两个 Bunch 符合条件，也可以合并 然后通过 `UChannel::SendRawBunch` 将数据传输给 `UNetConnection::SendRawBunch` 最终将 `Bunch` 中的数据写入到 `SendBuffer` 中 ```cpp Bunch.PacketId = WriteBitsToSendBufferInternal(SendBunchHeader.GetData(), BunchHeaderBits, Bunch.GetData(), BunchBits, EWriteBitsDataType::Bunch); ``` `Bunch.PacketId` 值为 `OutPacketId`， 每次发送数据都会是的 `OutPacketId` 值加一 ```cpp void UNetConnection::FlushNet(bool bIgnoreSimulation) { // 一些操作 ++OutPackets; ++OutPacketsThisFrame; ++OutTotalPackets; ++OutPacketId; // 一些操作 } ``` `UNetConnection::FlushNet` 是发送数据的函数，该函数有两个执行点 1. 如果一帧中 `SendBuffer` 容量超过一定大小，则直接调用 `FlushNet` 2. 在 `Tick` 中调用 `FlushNet` ![](Image/008.jpg) ----------------------- 反过来看，如果想要接收数据呢？ 在 `UNetDriver::TickDispatch` 中会遍历上一帧所有获取的 `Packet`，然后交给 `UNetConnection::ReceivedRawPacket` 进行数据处理 ```cpp void UNetConnection::ReceivedRawPacket( void* InData, int32 Count ) { // 数据处理 ++InPackets; ++InPacketsThisFrame; ++InTotalPackets; // 数据处理 ReceivedPacket(Reader); } void UNetConnection::ReceivedPacket( FBitReader& Reader, bool bIsReinjectedPacket, bool bDispatchPacket ) { // 数据处理 if (IsInternalAck()) { ++InPacketId; } else { // 数据处理 UChannel* Channel = Channels[Bunch.ChIndex]; Channel->ReceivedRawBunch(Bunch, bLocalSkipAck); } } ``` > 注意 每次确认接收到 Packet 都会让 InPacketId 自增 通过 `Bunch.ChIndex` 找到对应的 `UChannel`，具体数据怎么操作，由 `UChannel` 自己决定 ## 异常情况处理 ### UDP 中数据包序列异常 在 `UNetConnection::ReceivedPacket` 对 Packet 进行处理时，通过 `PacketNotify` 和 当前 Packet 进行序号对比 ```cpp const int32 PacketSequenceDelta = PacketNotify.GetSequenceDelta(Header); ``` 比如之前接收到的 Packet 的序号是 100，当前 Packet 的序号是 102，那么就出现了**丢包**，因为我们期望的序号是 101 再比如之前收到的 Packet 的序号是 100，当前 Packet 的序号是 100，那么出现了**乱序**（重复或者旧包） ------------------- 针对 **丢包** 的情况 如果 `PacketSequenceDelta` 值大于 1，表示存在丢包的情况 比如 100 和 102 的差值大于 1，表示序号为 101 的 Packet 没有收到。可能 101 很快就能收到，所以先把 102 存在 PacketOrderCache 这个循环缓冲区中 如果 `PacketSequenceDelta` 值等于 1，表示当前 Packet 就是我们需要的，此时顺便检查一下缓冲区，看缓冲区中有没有连续的 Packet。比如 先收到了 102，后收到了 101，那么在处理 101 的时候顺便也把循环缓冲区中的 102 取出来处理了 如果 `PacketSequenceDelta` 值特别大（`MaxMissingPackets`），表示中间丢的包太多了，这个包直接就不要了，后面走重传算了 ```cpp if (PacketSequenceDelta > 0) { const int32 MissingPacketCount = PacketSequenceDelta - 1; // MissingPacketCount 小于 MaxMissingPackets 时 { TUniquePtr& CurCachePacket = PacketOrderCache.GetValue()[CircularCacheIdx]; CurCachePacket = MakeUnique(Reader); ResetReaderMark.Pop(*CurCachePacket); } // MissingPacketCount 大于 10 时 { UE_LOG(LogNetTraffic, Verbose, TEXT("High single frame packet loss. PacketsLost: %i %s" ), MissingPacketCount, *Describe()); } } ``` > 在 `ReceivedPacket` 函数之后紧跟着就执行了 `FlushPacketOrderCache` 来处理循环缓冲区中的数据 针对 **乱序** 的情况 直接丢包即可，并且看情况创建环形缓冲 ![](Image/009.jpg) ### Ack 和 Nak - 使用 Ack 来标记某个 Packet 已经被收到了 - 使用 Nak 标记某个 Packet 没有被收到 接收方的特点为只处理新 Seq 的 Packet ，后面收到旧 Seq 的 Packet 会直接丢弃，缓存乱序 Packet 机制也是在此规则下工作的。因此接收方可以在收到 Packet 后立即产生对应的 Ack 这些通过 `ReceivedAck` 和 `ReceivedNak` 进行处理 在 `UNetConnection::ReceivedPacket` 函数中 ```cpp auto HandlePacketNotification = [&Header, &ChannelsToClose, this](FNetPacketNotify::SequenceNumberT AckedSequence, bool bDelivered) { // do some functions if (bDelivered) { ReceivedAck(LastNotifiedPacketId, ChannelsToClose); } else { ReceivedNak(LastNotifiedPacketId); }; }; PacketNotify.Update(Header, HandlePacketNotification); ``` 对 `UActorChannel` 来说，属性同步的数据被 Nak 之后，需要被标记重发 ```cpp void UActorChannel::ReceivedNak( int32 NakPacketId ) { UChannel::ReceivedNak(NakPacketId); for (auto CompIt = ReplicationMap.CreateIterator(); CompIt; ++CompIt) { CompIt.Value()->ReceivedNak(NakPacketId); } } void FObjectReplicator::ReceivedNak( int32 NakPacketId ) { // ... some code HistoryItem.Resend = true; // ... some code } ```