13-03-2024, 16:18
Wenn wir über UDP (User Datagram Protocol) sprechen, sollten Sie als Erstes wissen, dass es sich erheblich von TCP (Transmission Control Protocol) unterscheidet. Wissen Sie, wie bei einer TCP-Verbindung alles verbindungsorientiert ist? Dabei wird eine dedizierte Verbindung zwischen Client und Server hergestellt, bevor Datenübertragungen stattfinden. Mit UDP hingegen ist das Ganze völlig anders. Es ist verbindungslos, was bedeutet, dass Sie diese starre Verbindung nicht herstellen müssen. Das macht es für bestimmte Anwendungen ziemlich attraktiv. Wie geht UDP also mit mehreren Clients in einer Client-Server-Umgebung um? Lassen Sie uns das näher betrachten.
Stellen Sie sich eine Situation vor, in der ein Multiplayer-Spiel auf einem Server läuft und all Ihre Freunde zu unterschiedlichen Zeiten verbinden. Jeder von ihnen sendet Nachrichten an den Server. In einem typischen UDP-Szenario wartet der Server einfach darauf, diese Nachrichten zu hören. Es ist ihm egal, wer der Client ist oder woher die Nachrichten kommen; er horcht einfach an einem bestimmten Port auf alle eingehenden Datagramme. Wenn ein Client eine Nachricht sendet, sendet er sie an die IP-Adresse und den spezifischen Port des Servers.
Vielleicht fragen Sie sich, wie der Server all dies im Blick behält. Nun, das ist tatsächlich ziemlich einfach. Jedes über UDP gesendete Datenpaket enthält die Quell-IP-Adresse und den Port des Clients, der es gesendet hat. Wenn der Server eine Nachricht empfängt, schaut er sich diese Identifikatoren an, um zu wissen, wo das Paket herkommt. Sie könnten sich das wie einen Mailserver vorstellen, der Briefe von verschiedenen Personen erhält; jeder Brief enthält Informationen darüber, wer ihn gesendet hat.
Da UDP keinen Handshake für die Kommunikation benötigt, kann der Server eingehende Anfragen schnell verarbeiten. Dies ist entscheidend, wenn mehrere Clients versuchen, mit dem Server zu kommunizieren. In einer Hochgeschwindigkeits-Spielumgebung oder während einer Live-Videoübertragung kann die Fähigkeit, Nachrichten schnell zu akzeptieren und zu verarbeiten, ohne Verzögerungen erheblich die Benutzererfahrung verbessern. Da es keine Latenz beim Herstellen und Beenden der Verbindung gibt, ermöglicht UDP dem Server, eine größere Anzahl von Clients effizient zu verwalten.
Aber da gibt es einen Haken. Da UDP verbindungslos ist, garantiert es nicht, dass Nachrichten überhaupt ankommen. Erinnern Sie sich, als wir darüber gesprochen haben, wie TCP die zuverlässige Lieferung durch das Überprüfen von Paketverlusten sicherstellt? Nun, das macht UDP nicht. Wenn ein Paket im Ether verloren geht, hat der Server keine Möglichkeit zu wissen oder es wiederherzustellen. Hier kommt normalerweise die Anwendungslogik ins Spiel. Wenn Sie eine Anwendung mit UDP entwerfen, müssen Sie möglicherweise Ihre eigene Zuverlässigkeitsschicht implementieren, wenn das für Ihren Anwendungsfall wichtig ist.
Ich erinnere mich, dass ich an einem Projekt gearbeitet habe, bei dem wir Echtzeit-Updates für ein Multiplayer-Spiel benötigten. Die Spieler bewegten ihre Avatare, und wir wollten keine Verzögerung. Wir haben uns für UDP für die Spielerbewegungen entschieden, weil wir Updates schnell senden konnten, ohne uns darum kümmern zu müssen, dass jedes Paket durchkam. Wenn ein Paket verloren ging, war das nicht das Ende der Welt – die Spieler könnten ein Update über die Position eines anderen Spielers verpassen, aber die schnelle Natur des Spiels bedeutete, dass sie es nicht unbedingt sofort bemerkten. Und das ist für viele Anwendungen wie Voice over IP (VoIP) oder Live-Videoübertragungen akzeptabel.
Jetzt lassen Sie uns kurz darüber sprechen, wie der Server auf diese mehreren Clients reagiert. Wenn ein Client Informationen an den Server sendet, kann der Server mit derselben UDP-Methode Daten zurücksenden. Er muss keine neue Verbindung für jede Kommunikation herstellen. Der Server sendet einfach Pakete zurück an die IP-Adresse und den Port des Clients, so wie es aus der eingehenden Nachricht bestimmt wurde. Das macht die Dinge wirklich flexibel, da der Server Nachrichten von verschiedenen Clients verwalten kann und darauf antworten kann, ohne viel Overhead zu verursachen.
Betrachten Sie es folgendermaßen: Wenn Sie einen Gruppenchats veranstalten würden, müssten Sie keine private Leine mit jedem Freund einrichten – Sie könnten einfach Nachrichten an die Gruppe senden, und alle würden sie gleichzeitig erhalten. UDP macht diese Art der Interaktion für den Server super einfach. Er sendet einfach einen Broadcast, und welche Clients auch immer zuhören, können entsprechend antworten. Sie sollten sich jedoch bewusst sein, dass Broadcasting nicht immer die beste Wahl ist, da es zu Überlastung führen kann, wenn es übertrieben wird. Aber wenn es richtig gemacht wird, ist es eine gangbare Methode, um sicherzustellen, dass alle Clients die gleichen Informationen erhalten.
Ich habe mit einigen Anwendungen gearbeitet, die Multicast-Funktionen als Teil ihrer UDP-Implementierungen benötigten. Multicast ermöglicht es dem Server, eine Nachricht an mehrere Clients zu senden, ohne dass jeder einzelne nach den Informationen fragen muss. Der Server kann eine Nachricht an eine spezifische Multicast-IP-Adresse senden, auf die mehrere Clients abonniert sind. Diese Methode wird häufig verwendet, um mehreren Zuschauern gleichzeitig Video zu streamen. Es ist sehr effizient und spart Bandbreite.
Sie könnten auch neugierig auf die Fehlerbehandlung mit UDP sein. Da es keine eingebaute Fehlerkorrektur gibt, müssen Anwendungen, die UDP verwenden, ihre eigenen Mechanismen zur Handhabung von Problemen einbauen. Zum Beispiel, wenn Sie ein Video streamen und feststellen, dass es ruckelt, liegt das oft daran, dass Pakete verloren gehen. Dies kann Benutzeroberflächenreaktionen auslösen, um die Qualität zu reduzieren oder neu zu puffern. Es ist eine interessante Herausforderung, Leistung mit Benutzererfahrung in Einklang zu bringen, und jeder Entwickler geht dies unterschiedlich an.
Die Fähigkeit eines UDP-Servers, mehrere Clients zu bearbeiten, wirft auch ein wichtiges Thema auf – Skalierbarkeit. Da UDP keine dedizierte Verbindung zu jedem Client aufrechterhalten muss, hebt es sich in Umgebungen hervor, die hohe Skalierbarkeit erfordern. Sie können je nach Anfragen der Clients hoch- oder herunterskalieren, da es keine Overheadkosten für die Etablierung und Schließung von Verbindungen gibt. Das bedeutet, dass Ihr Server Nutzungsspitzen besser bewältigen kann als eine TCP-basierte Einrichtung.
Im Backend, wenn Sie eine Serveranwendung mit UDP erstellen, könnten Sie am Ende threadbasierte Verarbeitung oder asynchrone Verarbeitung verwenden. In einem multithreaded Server könnte jeder Thread eingehende Nachrichten bearbeiten, was es ermöglicht, mehrere Clients gleichzeitig zu verarbeiten. Sie könnten sogar UDP mit anderen Protokollen wie TCP in bestimmten Szenarien mischen – vielleicht TCP für die initiale Verbindung und Handshake und dann zu UDP für schnellere Datenübertragung wechseln.
Ich habe auch Anwendungen gesehen, bei denen Entwickler UDP für den initialen Verbindungsaufbau für einen leichtgewichtigeren Handshake verwendet haben, der die Sitzungsregeln festlegte, und dann zu TCP für den tatsächlichen Datentransfer gewechselt sind. Das ist nicht der Standard, kann aber je nach Ihren Anwendungsbedürfnissen Sinn machen. Es geht darum, sorgfältig zu beurteilen, was am besten für Ihre Struktur und Benutzererfahrung funktioniert.
Nun, mein Freund, gibt es viel, was UDP in einer Client-Server-Umgebung auf den Tisch bringen kann. Es ist leichtgewichtig, schnell und kann viele Clients ohne Aufwand bedienen – perfekt für Szenarien wie Spiele, Streaming oder jeden Anwendungsfall, bei dem Geschwindigkeit entscheidend ist und perfekte Zustellung weniger wichtig ist. Es könnte einige durchdachte Gestaltung und zusätzliche Funktionen erfordern, um es richtig zu machen, aber wenn es gut behandelt wird, glänzt es wirklich auf seine einzigartige Weise. Also denken Sie das nächste Mal, wenn Sie etwas aufbauen möchten, das mehrere Clients verarbeiten muss, daran, UDP in Ihrem Werkzeugkasten zu halten; es könnte genau die richtige Lösung sein, die Sie nicht wussten, dass Sie sie benötigen.
Stellen Sie sich eine Situation vor, in der ein Multiplayer-Spiel auf einem Server läuft und all Ihre Freunde zu unterschiedlichen Zeiten verbinden. Jeder von ihnen sendet Nachrichten an den Server. In einem typischen UDP-Szenario wartet der Server einfach darauf, diese Nachrichten zu hören. Es ist ihm egal, wer der Client ist oder woher die Nachrichten kommen; er horcht einfach an einem bestimmten Port auf alle eingehenden Datagramme. Wenn ein Client eine Nachricht sendet, sendet er sie an die IP-Adresse und den spezifischen Port des Servers.
Vielleicht fragen Sie sich, wie der Server all dies im Blick behält. Nun, das ist tatsächlich ziemlich einfach. Jedes über UDP gesendete Datenpaket enthält die Quell-IP-Adresse und den Port des Clients, der es gesendet hat. Wenn der Server eine Nachricht empfängt, schaut er sich diese Identifikatoren an, um zu wissen, wo das Paket herkommt. Sie könnten sich das wie einen Mailserver vorstellen, der Briefe von verschiedenen Personen erhält; jeder Brief enthält Informationen darüber, wer ihn gesendet hat.
Da UDP keinen Handshake für die Kommunikation benötigt, kann der Server eingehende Anfragen schnell verarbeiten. Dies ist entscheidend, wenn mehrere Clients versuchen, mit dem Server zu kommunizieren. In einer Hochgeschwindigkeits-Spielumgebung oder während einer Live-Videoübertragung kann die Fähigkeit, Nachrichten schnell zu akzeptieren und zu verarbeiten, ohne Verzögerungen erheblich die Benutzererfahrung verbessern. Da es keine Latenz beim Herstellen und Beenden der Verbindung gibt, ermöglicht UDP dem Server, eine größere Anzahl von Clients effizient zu verwalten.
Aber da gibt es einen Haken. Da UDP verbindungslos ist, garantiert es nicht, dass Nachrichten überhaupt ankommen. Erinnern Sie sich, als wir darüber gesprochen haben, wie TCP die zuverlässige Lieferung durch das Überprüfen von Paketverlusten sicherstellt? Nun, das macht UDP nicht. Wenn ein Paket im Ether verloren geht, hat der Server keine Möglichkeit zu wissen oder es wiederherzustellen. Hier kommt normalerweise die Anwendungslogik ins Spiel. Wenn Sie eine Anwendung mit UDP entwerfen, müssen Sie möglicherweise Ihre eigene Zuverlässigkeitsschicht implementieren, wenn das für Ihren Anwendungsfall wichtig ist.
Ich erinnere mich, dass ich an einem Projekt gearbeitet habe, bei dem wir Echtzeit-Updates für ein Multiplayer-Spiel benötigten. Die Spieler bewegten ihre Avatare, und wir wollten keine Verzögerung. Wir haben uns für UDP für die Spielerbewegungen entschieden, weil wir Updates schnell senden konnten, ohne uns darum kümmern zu müssen, dass jedes Paket durchkam. Wenn ein Paket verloren ging, war das nicht das Ende der Welt – die Spieler könnten ein Update über die Position eines anderen Spielers verpassen, aber die schnelle Natur des Spiels bedeutete, dass sie es nicht unbedingt sofort bemerkten. Und das ist für viele Anwendungen wie Voice over IP (VoIP) oder Live-Videoübertragungen akzeptabel.
Jetzt lassen Sie uns kurz darüber sprechen, wie der Server auf diese mehreren Clients reagiert. Wenn ein Client Informationen an den Server sendet, kann der Server mit derselben UDP-Methode Daten zurücksenden. Er muss keine neue Verbindung für jede Kommunikation herstellen. Der Server sendet einfach Pakete zurück an die IP-Adresse und den Port des Clients, so wie es aus der eingehenden Nachricht bestimmt wurde. Das macht die Dinge wirklich flexibel, da der Server Nachrichten von verschiedenen Clients verwalten kann und darauf antworten kann, ohne viel Overhead zu verursachen.
Betrachten Sie es folgendermaßen: Wenn Sie einen Gruppenchats veranstalten würden, müssten Sie keine private Leine mit jedem Freund einrichten – Sie könnten einfach Nachrichten an die Gruppe senden, und alle würden sie gleichzeitig erhalten. UDP macht diese Art der Interaktion für den Server super einfach. Er sendet einfach einen Broadcast, und welche Clients auch immer zuhören, können entsprechend antworten. Sie sollten sich jedoch bewusst sein, dass Broadcasting nicht immer die beste Wahl ist, da es zu Überlastung führen kann, wenn es übertrieben wird. Aber wenn es richtig gemacht wird, ist es eine gangbare Methode, um sicherzustellen, dass alle Clients die gleichen Informationen erhalten.
Ich habe mit einigen Anwendungen gearbeitet, die Multicast-Funktionen als Teil ihrer UDP-Implementierungen benötigten. Multicast ermöglicht es dem Server, eine Nachricht an mehrere Clients zu senden, ohne dass jeder einzelne nach den Informationen fragen muss. Der Server kann eine Nachricht an eine spezifische Multicast-IP-Adresse senden, auf die mehrere Clients abonniert sind. Diese Methode wird häufig verwendet, um mehreren Zuschauern gleichzeitig Video zu streamen. Es ist sehr effizient und spart Bandbreite.
Sie könnten auch neugierig auf die Fehlerbehandlung mit UDP sein. Da es keine eingebaute Fehlerkorrektur gibt, müssen Anwendungen, die UDP verwenden, ihre eigenen Mechanismen zur Handhabung von Problemen einbauen. Zum Beispiel, wenn Sie ein Video streamen und feststellen, dass es ruckelt, liegt das oft daran, dass Pakete verloren gehen. Dies kann Benutzeroberflächenreaktionen auslösen, um die Qualität zu reduzieren oder neu zu puffern. Es ist eine interessante Herausforderung, Leistung mit Benutzererfahrung in Einklang zu bringen, und jeder Entwickler geht dies unterschiedlich an.
Die Fähigkeit eines UDP-Servers, mehrere Clients zu bearbeiten, wirft auch ein wichtiges Thema auf – Skalierbarkeit. Da UDP keine dedizierte Verbindung zu jedem Client aufrechterhalten muss, hebt es sich in Umgebungen hervor, die hohe Skalierbarkeit erfordern. Sie können je nach Anfragen der Clients hoch- oder herunterskalieren, da es keine Overheadkosten für die Etablierung und Schließung von Verbindungen gibt. Das bedeutet, dass Ihr Server Nutzungsspitzen besser bewältigen kann als eine TCP-basierte Einrichtung.
Im Backend, wenn Sie eine Serveranwendung mit UDP erstellen, könnten Sie am Ende threadbasierte Verarbeitung oder asynchrone Verarbeitung verwenden. In einem multithreaded Server könnte jeder Thread eingehende Nachrichten bearbeiten, was es ermöglicht, mehrere Clients gleichzeitig zu verarbeiten. Sie könnten sogar UDP mit anderen Protokollen wie TCP in bestimmten Szenarien mischen – vielleicht TCP für die initiale Verbindung und Handshake und dann zu UDP für schnellere Datenübertragung wechseln.
Ich habe auch Anwendungen gesehen, bei denen Entwickler UDP für den initialen Verbindungsaufbau für einen leichtgewichtigeren Handshake verwendet haben, der die Sitzungsregeln festlegte, und dann zu TCP für den tatsächlichen Datentransfer gewechselt sind. Das ist nicht der Standard, kann aber je nach Ihren Anwendungsbedürfnissen Sinn machen. Es geht darum, sorgfältig zu beurteilen, was am besten für Ihre Struktur und Benutzererfahrung funktioniert.
Nun, mein Freund, gibt es viel, was UDP in einer Client-Server-Umgebung auf den Tisch bringen kann. Es ist leichtgewichtig, schnell und kann viele Clients ohne Aufwand bedienen – perfekt für Szenarien wie Spiele, Streaming oder jeden Anwendungsfall, bei dem Geschwindigkeit entscheidend ist und perfekte Zustellung weniger wichtig ist. Es könnte einige durchdachte Gestaltung und zusätzliche Funktionen erfordern, um es richtig zu machen, aber wenn es gut behandelt wird, glänzt es wirklich auf seine einzigartige Weise. Also denken Sie das nächste Mal, wenn Sie etwas aufbauen möchten, das mehrere Clients verarbeiten muss, daran, UDP in Ihrem Werkzeugkasten zu halten; es könnte genau die richtige Lösung sein, die Sie nicht wussten, dass Sie sie benötigen.
