【編程之美】超時(shí)重傳，滑動(dòng)窗口，可靠性傳輸原理C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)

    最近在做無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議實(shí)現(xiàn)，這里涉及到超時(shí)重傳，窗口移動(dòng)，可靠性傳輸?shù)膯?wèn)題，有些一些心得，也有很多的調(diào)試歷程，與大家分享,當(dāng)然源碼不會(huì)開(kāi)源,但是思想會(huì)毫無(wú)保留.

那么怎么實(shí)現(xiàn)呢？

對(duì)于單個(gè)數(shù)據(jù)包來(lái)說(shuō)，是很簡(jiǎn)單的，其ARQ狀態(tài)機(jī)如下

對(duì)于需要窗口傳輸?shù)闹貍鳈C(jī)制來(lái)說(shuō),如圖所示,

    發(fā)送窗口只有收到對(duì)端對(duì)于本段發(fā)送窗口內(nèi)字節(jié)的ACK確認(rèn)，才會(huì)移動(dòng)發(fā)送窗口的左邊界。
    接收端可以根據(jù)自己的狀況通告窗口大小，從而控制發(fā)送端的接收，進(jìn)行流量控制。

我們來(lái)定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

//數(shù)據(jù)索引typedef struct { int status; int dataID; u16* Recvbuffer; int len;}CommDataIndex;

//包的狀態(tài)typedef struct{ int id; int crc;}PacketStatus;

//發(fā)送狀態(tài)typedef struct{ int dataID; int iRetries; int iResendTimerID;//重傳定時(shí)器 int iCycleTimerID; //生命周期定時(shí)器
}SendStatus;

//窗口信息typedef struct { int winSize; SendStatus status[wSize]; int minID; int maxID;
}WINMSG;

//數(shù)據(jù)類(lèi)型enum{ RTS=0, CTS,
 ACKNAK, payload,
}DATATYPE;

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下圖，當(dāng)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，先申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存緩存數(shù)據(jù)，最多緩存20包數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容如CommDataIndex中所示，包含數(shù)據(jù)ID序號(hào)、數(shù)據(jù)buffer、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；窗口的內(nèi)容(包含窗口大小，窗口中每包數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)，窗口中最小最大的數(shù)據(jù)ID序號(hào)) 如winMsg所示；數(shù)據(jù)包發(fā)送狀態(tài)(包含數(shù)據(jù)ID，重發(fā)次數(shù)，重發(fā)定時(shí)器，生命周期定時(shí)器)如下Status所示。

發(fā)送端具體流程：

有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，先判斷CommDataIndex數(shù)組中是否有空的位置，如果為空則將數(shù)據(jù)放入，最多緩存20包數(shù)據(jù)；

判斷窗口是否滿(mǎn)狀態(tài)，當(dāng)窗口不是滿(mǎn)狀態(tài)時(shí)，則可以發(fā)送數(shù)據(jù)，更新窗口信息(窗口中的最小最大ID，發(fā)送狀態(tài))，啟動(dòng)發(fā)送狀態(tài)中的定時(shí)器、更新重傳次數(shù)；

當(dāng)返回ack，則表示發(fā)送成功，判斷是哪一包發(fā)送成功，找到這一包在commDataIndex的位置，并且清空，釋放內(nèi)存，找到這一包在窗口中的位置，清除這個(gè)位置窗口的發(fā)送狀態(tài)信息(重傳次數(shù)，數(shù)據(jù)ID)，關(guān)閉這個(gè)窗口位置的定時(shí)器；如果這一包是窗口中最小的ID值，則可以移動(dòng)窗口，進(jìn)行下一包的傳輸，更新窗口中最小最大ID值

當(dāng)返回nak，則表示發(fā)送失敗，判斷是哪一包發(fā)送失敗，找到這一包在winMsg的位置，關(guān)閉窗口中對(duì)應(yīng)的定時(shí)器，此時(shí)進(jìn)行重發(fā)，更新發(fā)送狀態(tài)status，更新重傳次數(shù)，并且開(kāi)啟窗口中對(duì)應(yīng)的定時(shí)器；當(dāng)重傳次數(shù)超過(guò)4次時(shí)，關(guān)閉對(duì)應(yīng)的定時(shí)器，清空窗口發(fā)送狀態(tài)的信息，重傳次數(shù)，數(shù)據(jù)ID，找到這一包在commDataIndex的位置，并且清空，釋放內(nèi)存。

當(dāng)沒(méi)有響應(yīng)消息時(shí)，表示發(fā)送超時(shí)，窗口對(duì)應(yīng)的定時(shí)器ID構(gòu)造事件傳遞給通信任務(wù)的定時(shí)器事件接收ID中，在發(fā)送端事件ID中處理，首先關(guān)閉定時(shí)器，找到定時(shí)器對(duì)應(yīng)的窗口的位置，更新對(duì)應(yīng)窗口發(fā)送狀態(tài)信息，更新重傳次數(shù)，當(dāng)重傳次數(shù)超過(guò)4次時(shí)，關(guān)閉對(duì)應(yīng)的定時(shí)器，清空窗口發(fā)送狀態(tài)的信息，重傳次數(shù)，數(shù)據(jù)ID。進(jìn)行重傳操作，并且啟動(dòng)定時(shí)器。

當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)長(zhǎng)到達(dá)重傳生命周期定時(shí)器限值時(shí)，表示整包數(shù)據(jù)沒(méi)有在規(guī)定的時(shí)間里發(fā)送成功，此時(shí)關(guān)閉對(duì)應(yīng)窗口的定時(shí)器，清空對(duì)應(yīng)的窗口信息以及這一包數(shù)據(jù)的緩存信息，如果此時(shí)發(fā)現(xiàn)緩存數(shù)據(jù)中有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則進(jìn)行發(fā)送，更新對(duì)應(yīng)的窗口信息。

結(jié)果查看

   

    

     

      

       

        

         
          

           

            

             

              

               

                
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