QUdpSocket在高频环境中的局限性

Question

我有一项处理UDP数据的任务，读取速率约为10 UDP。我正在使用QT5.13.1 (MinGW32)，所以我尝试使用QUdpSocket。

我做了一个简单的测试程序，但结果有点令人沮丧。readyRead()信号太慢了。出于某种原因，每2-4个信号就会有超过1到2毫秒的延迟。

我制作了一个简单的数据包计数器，并将它与我在wireshark中看到的进行了比较。当然是丢包了。

我能做些什么来提高业绩？或者仅仅是Qt事件循环的极限？

我使用4.10.0运行它。在Windows 7上。

更新：与您的建议:我试过：

1. 在不同线程中移动套接字。这给了我更多的成就..有一点
2. LowDelayOption =1-我没有注意到任何更改
3. ReceiveBufferSizeSocketOption -我没有注意到任何变化
4. 阅读时不使用QDebug -我没有检查它，只是用于收集统计数据。

udpproc.h

#ifndef UDPPROC_H
#define UDPPROC_H

#include "QObject"
#include "QUdpSocket"
#include "QHostAddress"
#include "QThread"

#include "QDebug"
#include "networker.h"

class UDPProc : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    UDPProc();
    ~UDPProc();
private:
    QUdpSocket dataServerSocket;
    NetWorker* netWorker;
    QThread netThread;


};

#endif // UDPPROC_H

udpproc.cpp

UDPProc::UDPProc() {

netWorker = new NetWorker(&dataServerSocket);
netWorker->moveToThread(&netThread);
netWorker->getInnerLoop()->moveToThread(&netThread);

connect(&netThread, SIGNAL(started()), netWorker, SLOT(serverSocketProccessing()));
connect(&this->dataServerSocket, SIGNAL(readyRead()), netWorker->getInnerLoop(), SLOT(quit()));

QString address = "127.0.0.3:16402";
QHostAddress ip(address.split(":").at(0));
quint16 port = address.split(":").at(1).toUShort();
dataServerSocket.bind(ip, port);

//dataServerSocket.setSocketOption(QAbstractSocket::LowDelayOption, 1);
dataServerSocket.moveToThread(&netThread);

netThread.start();

//dataServerSocket.setSocketOption(QAbstractSocket::ReceiveBufferSizeSocketOption, 128000);
//qDebug()<<dataServerSocket.socketOption(QAbstractSocket::ReceiveBufferSizeSocketOption).toInt();

}

networker.h

#ifndef NETWORKER_H
#define NETWORKER_H

#include <QObject>
#include "QElapsedTimer"
#include "QEventLoop"
#include "QUdpSocket"
#include "QVector"

class NetWorker : public QObject
{
    Q_OBJECT
private:

    QElapsedTimer timer;
    QVector<long long> times;

    QEventLoop loop;
    QUdpSocket *dataServerSocket;

    char buffer[16286];
    int cnt = 0;
public:
    NetWorker(QUdpSocket *dataServerSocket);
    ~NetWorker();
    QEventLoop * getInnerLoop();

public slots:
    void serverSocketProccessing();

};

#endif // NETWORKER_H

networker.cpp

#include "networker.h"

NetWorker::NetWorker(QUdpSocket *dataServerSocket)
{
    this->dataServerSocket = dataServerSocket;
}

NetWorker::~NetWorker()
{
    delete dataServerSocket;
}

QEventLoop *NetWorker::getInnerLoop()
{
    return &loop;
}

void NetWorker::serverSocketProccessing()
{
    while(true){
        timer.start();
        loop.exec();
        times<<timer.nsecsElapsed();
        while(dataServerSocket->hasPendingDatagrams()){
            dataServerSocket->readDatagram(buffer, dataServerSocket->pendingDatagramSize());
        }
        if (times.size() >= 10000){
            long long sum = 0;
            for (int x : times){
                //qDebug()<<x;
                sum += x;
            }
            qDebug() << "mean: "<<sum/times.size();
            break;
        }

    }
}

Answer 1

您无法以如此高的速率在Windows上接收套接字数据包。这是操作系统的限制。即使使用QAbstractSocket::LowDelayOption，如果将接收代码移动到无限循环中，如下所示：

socket->setSocketOption(QAbstractSocket::LowDelayOption, 1);
...

for (;;)
{
    if(socket->waitForReadyRead(1)) // waits for some events anyway
    {
        // read here
    }
}

或者，您可以将一些时间代码字段嵌入到数据包结构中，然后将多个数据包一起发送，或者在没有丢失数据包的地方使用某种连接。例如，使用TCP连接+事务，因为套接字可能出现下一种情况：

• 接收全包
• 只接收到包的一部分
• 一起接收了几个数据包

另外，不要尝试要更改readBufferSize：

如果缓冲区大小受限于某一大小，则QAbstractSocket将不会缓存超过此大小的数据。在特殊情况下，缓冲区大小为0意味着读取缓冲区是无限的，所有传入数据都会被缓冲。这是默认的。 如果只在特定的时间点(例如在实时流应用程序中)读取数据，或者希望保护套接字不受接收太多数据的影响，则此选项非常有用，这可能最终导致应用程序耗尽内存。 只有QTcpSocket使用QAbstractSocket的内部缓冲区；QUdpSocket根本不使用任何缓冲，而是依赖于操作系统提供的隐式缓冲。正因为如此，在QUdpSocket上调用此函数没有任何效果。

Answer 2

在测量代码的时间部分时，我建议您避免使用qDebug (或其他任何缓慢的打印/调试功能)。它可能会对你的实际测量产生太大的影响。

我建议您将从QElapsedTimer接收到的定时值存储到一个单独的容器中(例如，QVector，或者只是一个经过时间平均的qint64 )，并且只偶尔显示一次调试消息(每秒钟一次，或者只显示最后一次)。这样，测量造成的开销影响就更小了。在较长的时间内的平均也将有助于您的测量结果的差异。

我还建议您使用QElapsedTimer::nsecsElapsed，以避免在高频情况下出现舍入问题，因为QElapsedTiemr::elapsed将始终旋转到最接近的毫秒(并且您已经在1ms范围内测量东西)。

在实际显示结果时，始终可以将纳秒转换为毫秒。

以10 the速率接收的数据的大小是多少？