kcp

KCP - A Fast and Reliable ARQ Protocol
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[![Powered][3]][1] 
[![GitHub license][6]][7]
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[1]: https://github.com/skywind3000/kcp
[2]: https://github.com/skywind3000/kcp/raw/master/kcp.svg
[3]: https://github.com/skywind3000/kcp/raw/master/kcp.svg
[4]: https://api.travis-ci.org/skywind3000/kcp.svg?branch=master
[5]: https://travis-ci.org/skywind3000/kcp
[6]: https://img.shields.io/badge/license-MIT-blue.svg
[7]: https://github.com/skywind3000/kcp/blob/master/LICENSE

[README in English](https://github.com/skywind3000/kcp/blob/master/README.en.md) 

# 简介

KCP是一个快速可靠协议，能以比 TCP 浪费 10%-20% 的带宽的代价，换取平均延迟降低 30%-40%，且最大延迟降低三倍的传输效果。纯算法实现，并不负责底层协议（如UDP）的收发，需要使用者自己定义下层数据包的发送方式，以 callback的方式提供给 KCP。 连时钟都需要外部传递进来，内部不会有任何一次系统调用。

整个协议只有 ikcp.h, ikcp.c两个源文件，可以方便的集成到用户自己的协议栈中。也许你实现了一个P2P，或者某个基于 UDP的协议，而缺乏一套完善的ARQ可靠协议实现，那么简单的拷贝这两个文件到现有项目中，稍微编写两行代码，即可使用。

**注意：KCP 目前更新到 V2，增加了可插拔的流控算法机制，可以不改协议的情况下替换流控算法，老的 v1 足够稳定，我放到了 v1 这个 branch 里。**


# 技术特性

TCP是为流量设计的（每秒内可以传输多少KB的数据），讲究的是充分利用带宽。而 KCP是为流速设计的（单个数据包从一端发送到一端需要多少时间），以10%-20%带宽浪费的代价换取了比 TCP快30%-40%的传输速度。TCP信道是一条流速很慢，但每秒流量很大的大运河，而KCP是水流湍急的小激流。KCP有正常模式和快速模式两种，通过以下策略达到提高流速的结果：

#### RTO翻倍vs不翻倍：

   TCP超时计算是RTOx2，这样连续丢三次包就变成RTOx8了，十分恐怖，而KCP启动快速模式后不x2，只是x1.5（实验证明1.5这个值相对比较好），提高了传输速度。

#### 选择性重传 vs 全部重传：

   TCP丢包时会全部重传从丢的那个包开始以后的数据，KCP是选择性重传，只重传真正丢失的数据包。

#### 快速重传：

   发送端发送了1,2,3,4,5几个包，然后收到远端的ACK: 1, 3, 4, 5，当收到ACK3时，KCP知道2被跳过1次，收到ACK4时，知道2被跳过了2次，此时可以认为2号丢失，不用等超时，直接重传2号包，大大改善了丢包时的传输速度。

#### 延迟ACK vs 非延迟ACK：

   TCP为了充分利用带宽，延迟发送ACK（NODELAY都没用），这样超时计算会算出较大 RTT时间，延长了丢包时的判断过程。KCP的ACK是否延迟发送可以调节。

#### UNA vs ACK+UNA：

   ARQ模型响应有两种，UNA（此编号前所有包已收到，如TCP）和ACK（该编号包已收到），光用UNA将导致全部重传，光用ACK则丢失成本太高，以往协议都是二选其一，而 KCP协议中，除去单独的 ACK包外，所有包都有UNA信息。

#### 非退让流控：

   KCP正常模式同TCP一样使用公平退让法则，即发送窗口大小由：发送缓存大小、接收端剩余接收缓存大小、丢包退让及慢启动这四要素决定。但传送及时性要求很高的小数据时，可选择通过配置跳过后两步，仅用前两项来控制发送频率。以牺牲部分公平性及带宽利用率之代价，换取了开着BT都能流畅传输的效果。


# 快速安装

您可以使用[vcpkg](https://github.com/Microsoft/vcpkg)库管理器下载并安装kcp:

    git clone https://github.com/Microsoft/vcpkg.git
    cd vcpkg
    ./bootstrap-vcpkg.sh
    ./vcpkg integrate install
    ./vcpkg install kcp

vcpkg中的kcp库由Microsoft团队成员和社区贡献者保持最新状态。如果版本过时，请在vcpkg存储库上[创建issue或提出PR](https://github.com/Microsoft/vcpkg)。

# 基本使用

1. 创建 KCP对象：

   ```cpp
   // 初始化 kcp对象，conv为一个表示会话编号的整数，和tcp的 conv一样，通信双
   // 方需保证 conv相同，相互的数据包才能够被认可，user是一个给回调函数的指针
   ikcpcb *kcp = ikcp_create(conv, user);
   ```

2. 设置回调函数：

   ```cpp
   // KCP的下层协议输出函数，KCP需要发送数据时会调用它
   // buf/len 表示缓存和长度
   // user指针为 kcp对象创建时传入的值，用于区别多个 KCP对象
   int udp_output(const char *buf, int len, ikcpcb *kcp, void *user)
   {
     ....
   }
   // 设置回调函数
   kcp->output = udp_output;
   ```

3. 循环调用 update：

   ```cpp
   // 以一定频率调用 ikcp_update来更新 kcp状态，并且传入