NET_DataPacket

DataPacket

概述

DataPacket 是数据包类型，支持多种数据传输方式，包括普通文本、DMA-BUF 零拷贝和裸文件描述符。

类型定义

struct DataPacket {
    enum class PacketType : uint8_t {
        TEXT,           // 普通文本数据
        DMABUF_FD,      // DMA-BUF文件描述符
        RAW_FD          // 裸文件描述符
    };

    PacketType type;
    std::string textData;           // type == TEXT时使用
    int dmaFd{-1};                  // type == DMABUF_FD时使用
    DmaBufferPtr dmabufPtr{nullptr}; // type == DMABUF_FD时使用(持有所有权)
    int rawFd{-1};                  // type == RAW_FD时使用
};

数据类型

1. TEXT (文本数据)

描述: 普通文本数据，使用 send() 发送。

适用场景:

• 命令响应
• 配置信息
• 状态查询
• 日志输出

特点:

• 简单易用
• 自动序列化
• 支持任意字符串

2. DMABUF_FD (DMA-BUF 文件描述符)

描述: DMA-BUF 文件描述符，使用 sendmsg() + SCM_RIGHTS 发送，实现零拷贝传输。

适用场景:

• 视频帧传输
• 图像数据传输
• 大数据块传输
• 多媒体应用

特点:

• 零拷贝，性能高
• 需要 DRM 支持
• 自动管理生命周期
• 跨进程共享

3. RAW_FD (裸文件描述符)

描述: 裸文件描述符，使用 sendmsg() + SCM_RIGHTS 发送。

适用场景:

• 共享文件描述符
• 管道传输
• Socket 转发
• 资源共享

特点:

• 灵活通用
• 支持任意 FD
• 手动管理生命周期

工厂方法

createText()

签名:

static DataPacket createText(const std::string& data)

描述: 创建文本数据包。

参数:

• data: 文本数据

返回值: DataPacket 对象

示例:

DataPacket pkt = DataPacket::createText("Hello World");
server.sendToClient(clientId, pkt);

使用场景:

• 命令响应
• 状态信息
• 配置数据
• 普通消息

createDmaBuf()

签名:

static DataPacket createDmaBuf(DmaBufferPtr dmabuf)

描述: 创建 DMA-BUF 数据包（零拷贝）。

参数:

• dmabuf: DMA-BUF 指针

返回值: DataPacket 对象

示例:

// 创建 DMA-BUF
DmaBufferPtr dmabuf = DmaBuffer::create(1920, 1080, DRM_FORMAT_ARGB8888);

// 填充数据
memset(dmabuf->map(), 0xFF, dmabuf->size());

// 创建数据包
DataPacket pkt = DataPacket::createDmaBuf(dmabuf);
server.sendToClient(clientId, pkt);

使用场景:

• 视频帧传输
• 图像数据传输
• 大数据块传输
• 多媒体应用

注意事项:

• 需要 DRM 支持
• 自动管理生命周期
• 零拷贝传输，性能高

createRawFd()

签名:

static DataPacket createRawFd(int fd)

描述: 创建裸文件描述符数据包。

参数:

• fd: 文件描述符

返回值: DataPacket 对象

示例:

// 打开文件
int fd = open("/path/to/file.txt", O_RDONLY);

// 创建数据包
DataPacket pkt = DataPacket::createRawFd(fd);
server.sendToClient(clientId, pkt);

// 注意：fd 会在发送后被关闭

使用场景:

• 共享文件描述符
• 管道传输
• Socket 转发
• 资源共享

注意事项:

• FD 会在发送后被关闭
• 确保接收端正确处理
• 手动管理生命周期

使用示例

文本数据发送

// 命令响应
DataPacket pkt = DataPacket::createText("OK File received");
server.sendToClient(clientId, pkt);

// 状态信息
DataPacket status = DataPacket::createText("Server is running");
server.broadcast(status);

// 配置数据
DataPacket config = DataPacket::createText("PORT=8080,MAX_CLIENTS=64");
server.sendToClient(clientId, config);

DMA-BUF 零拷贝传输

// 创建 DMA-BUF
DmaBufferPtr dmabuf = DmaBuffer::create(1920, 1080, DRM_FORMAT_ARGB8888);

// 填充数据（视频帧）
uint32_t* pixels = static_cast<uint32_t*>(dmabuf->map());
for (int i = 0; i < 1920 * 1080; ++i) {
    pixels[i] = 0xFF0000;  // 红色
}

// 创建数据包
DataPacket pkt = DataPacket::createDmaBuf(dmabuf);

// 发送给客户端（零拷贝）
server.sendToClient(clientId, pkt);

文件描述符传输

// 打开文件
int fd = open("/path/to/large_file.dat", O_RDONLY);
if (fd < 0) {
    // 发送错误
    server.sendToClient(clientId, DataPacket::createText("ERROR Cannot open file"));
    return;
}

// 创建数据包
DataPacket pkt = DataPacket::createRawFd(fd);

// 发送给客户端
server.sendToClient(clientId, pkt);

// 注意：fd 会在发送后被自动关闭

广播示例

// 广播文本消息
DataPacket broadcastMsg = DataPacket::createText("Server will restart in 5 minutes");
size_t sent = server.broadcast(broadcastMsg);
std::cout << "Broadcast to " << sent << " clients" << std::endl;

// 广播视频帧（多个客户端）
DmaBufferPtr frame = captureVideoFrame();
DataPacket pkt = DataPacket::createDmaBuf(frame);
size_t sent = server.broadcast(pkt);

内部实现

文本数据发送

创建 DataPacket (type = TEXT)
  ├─ 设置 textData
  └─ 发送队列
      └─ send()
          ├─ 序列化
          └─ 发送到 socket

DMA-BUF 零拷贝传输

创建 DataPacket (type = DMABUF_FD)
  ├─ 保存 dmabufPtr (持有所有权)
  └─ 发送队列
      └─ sendmsg() + SCM_RIGHTS
          ├─ 提取 fd (dmabuf->fd())
          ├─ 构建 msghdr
          └─ 发送（零拷贝）

裸 FD 传输

创建 DataPacket (type = RAW_FD)
  ├─ 保存 rawFd
  └─ 发送队列
      └─ sendmsg() + SCM_RIGHTS
          ├─ 构建 msghdr
          └─ 发送

性能对比

类型	拷贝次数	性能	适用场景
TEXT	2次	中等	命令响应、配置
DMABUF_FD	0次	最高	视频帧、大数据
RAW_FD	0次	高	文件共享、管道

拷贝次数说明:

• TEXT: 内存 → 内核 → 网络（2次）
• DMABUF_FD: 直接传输（0次）
• RAW_FD: 直接传输（0次）

错误处理

发送失败

DataPacket pkt = DataPacket::createText("Hello");
if (!server.sendToClient(clientId, pkt)) {
    // 发送失败
    std::cerr << "Send failed" << std::endl;
}

DMA-BUF 创建失败

DmaBufferPtr dmabuf = DmaBuffer::create(1920, 1080, DRM_FORMAT_ARGB8888);
if (!dmabuf) {
    // DMA-BUF 创建失败
    server.sendToClient(clientId, DataPacket::createText("ERROR Cannot create DMA-BUF"));
    return;
}

FD 无效

int fd = open("/path/to/file.txt", O_RDONLY);
if (fd < 0) {
    // FD 无效
    server.sendToClient(clientId, DataPacket::createText("ERROR Cannot open file"));
    return;
}

最佳实践

1. 选择合适的类型:

   • 普通数据使用 TEXT
   • 视频/大块数据使用 DMABUF_FD
   • 文件共享使用 RAW_FD

2. 生命周期管理:

   • DMABUF_FD: 自动管理，无需手动释放
   • RAW_FD: 发送后自动关闭
   • TEXT: 无生命周期问题

3. 性能优化:

   • 大数据使用零拷贝
   • 批量发送使用队列
   • 避免频繁创建/销毁

4. 错误处理:

   • 检查发送结果
   • 验证 FD 有效性
   • 捕获异常

相关类

• TcpServer - TCP 服务器
• SocketConnection - Socket 连接
• CommandHandler - 命令处理器
• DmaBuffer - DMA 缓冲区

参考资料

• Linux SCM_RIGHTS
• DMA-BUF
• Zero-Copy