UDP 与 TCP 相比，速度快多少？[关闭]

https://stackoverflow.com/questions/47903

09-06-2019
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题

对于一般协议消息交换，可以容忍一定的丢包。UDP 比 TCP 效率高多少？

解决方案

UDP 比 TCP 更快，原因很简单，因为它不存在允许连续数据包流的确认数据包 (ACK)，而不是使用 TCP 窗口大小和往返时间 (RTT) 计算的确认一组数据包的 TCP ）。

有关更多信息，我推荐简单但非常容易理解的 Skullbox 解释（TCP 与 TCP）UDP）

其他提示

人们说 TCP 给你带来的最重要的是可靠性。但事实并非如此。TCP 为您提供的最重要的功能是拥塞控制：您可以在 DSL 链路上以最大速度运行 100 个 TCP 连接，并且所有 100 个连接都将高效，因为它们都“感知”可用带宽。尝试使用 100 个不同的 UDP 应用程序，所有应用程序都尽可能快地推送数据包，看看效果如何。

从更大的范围来看，这种 TCP 行为可以防止互联网陷入“拥塞崩溃”。

倾向于将应用程序推向 UDP 的因素：

组传递语义：与 TCP 的点对点确认相比，向一群人进行可靠的传送是可能的。
无序交货：在很多应用程序中，只要你获得了所有数据，你并不关心它以什么顺序到达；您可以通过接受无序块来减少应用程序级延迟。
不友善：在 LAN 聚会上，您可能并不关心 Web 浏览器是否运行良好，只要您尽可能快地向网络传输更新即可。

但即使您关心性能，您可能也不想使用 UDP：

您现在正面临着可靠性问题，而您为实现可靠性而可能做的许多事情最终可能会比 TCP 已经做的事情慢。
现在您对网络不友好，这可能会在共享环境中导致问题。
最重要的是，防火墙会阻止你。

您可以通过将多个 TCP 连接“中继”在一起来克服一些 TCP 性能和延迟问题；iSCSI 这样做是为了绕过局域网上的拥塞控制，但您也可以这样做来创建低延迟的“紧急”消息通道（TCP 的“紧急”行为完全被打破）。

在某些应用程序中，TCP 比 UDP 更快（更好的吞吐量）。

当进行大量相对于 MTU 大小的小写入时，就会出现这种情况。例如，我读到一个实验，其中通过以太网（1500 字节 MTU）发送 300 字节数据包流，并且 TCP 比 UDP 快 50%.

原因是 TCP 会尝试缓冲数据并填充整个网段，从而更有效地利用可用带宽。

另一方面，UDP 立即将数据包传送到线路上，从而使网络因大量小数据包而拥塞。

除非有非常具体的原因，否则您可能不应该使用 UDP。特别是因为您可以通过禁用 TCP 来为 TCP 提供与 UDP 相同的延迟。内格尔算法（例如，如果您正在传输实时传感器数据，并且您不担心大量小数据包导致网络拥塞）。

具有丢失容忍能力

您的意思是“具有丢失容忍度”吗？

基本上，UDP 不是“丢失容忍”的。您可以向某人发送 100 个数据包，但他们可能只会收到其中的 95 个数据包，而且有些数据包的顺序可能错误。

对于视频流和多人游戏之类的情况，错过一个数据包比延迟其后面的所有其他数据包要好，这是显而易见的选择

但对于大多数其他事情来说，丢失或“重新排列”的数据包至关重要。您必须编写一些额外的代码在 UDP 之上运行，以便在错过某些内容时重试，并强制执行正确的顺序。这会在某些地方增加一点开销。

值得庆幸的是，一些非常非常聪明的人已经做到了这一点，他们称之为 TCP。

可以这样想：如果数据包丢失，您是否愿意尽快获取下一个数据包并继续（使用 UDP），或者您确实需要丢失的数据（使用 TCP）。除非您处于真正的边缘情况，否则开销并不重要。

哪种协议性能更好（就吞吐量而言） - UDP 或 TCP - 实际上取决于网络特性和网络流量。罗伯特·S。例如，Barnes 指出了 TCP 性能更好的场景（小规模写入）。现在，考虑网络拥塞并且同时存在 TCP 和 UDP 流量的场景。网络中使用 TCP 的发送者将感觉到“拥塞”并降低其发送速率。然而，UDP 没有任何拥塞避免或拥塞控制机制，使用 UDP 的发送方将继续以相同的速率注入数据。逐渐地，TCP 发送方会将其发送速率降低到最低限度，如果 UDP 发送方有足够的数据要通过网络发送，它们将占用大部分可用带宽。因此，在这种情况下，UDP 发送方将拥有更大的吞吐量，因为它们获得了更大的网络带宽份额。事实上，这是一个活跃的研究课题——如何在存在 UDP 流量的情况下提高 TCP 吞吐量。据我所知，TCP 应用程序可以提高吞吐量的一种方法是打开多个 TCP 连接。这样，即使每个 TCP 连接的吞吐量可能受到限制，所有 TCP 连接的吞吐量总和也可能大于使用 UDP 的应用程序的吞吐量。

每个 TCP 连接在传输数据之前都需要进行初始握手。此外，TCP 标头包含大量用于不同信号和消息传递检测的开销。对于消息交换，如果可以接受很小的失败机会，则 UDP 可能就足够了。如果必须验证收据，TCP 是您的最佳选择。

@安德鲁, ，我不敢苟同。由于性能要求，UDP 是某些类型应用程序的选择。一个典型的例子是视频会议。此类应用程序对 TCP 控制的响应不太好。

需要考虑的另一个方面是您是否需要多播。如果是这样，请使用 UDP。

当谈到“什么更快”时，至少有两个截然不同的方面：吞吐量和延迟。

如果说到 吞吐量 - TCP 的流量控制（如其他答案中提到的）非常重要，并且做任何与 UDP 类似的事情，虽然当然可能，但会是一个大头痛（tm）。结果 - 在需要时使用 UDP 吞吐量, ，很少有资格成为一个好主意（除非您想获得相对于 TCP 的不公平优势）。

然而，如果说到延迟 - 整个事情完全不同了。虽然在没有数据包丢失的情况下，TCP 和 UDP 的行为极其相似（任何差异（如果有的话）都是微乎其微的），但在数据包丢失后，整个模式会发生巨大变化。

发生任何数据包丢失后，TCP 将等待重传至少 200 毫秒（RFC6298 第 2.4 段每段 1 秒，但实际的现代实现往往会将其减少到 200 毫秒）。此外，使用 TCP，即使那些确实到达目标主机的数据包 - 在收到丢失的数据包之前也不会传递到您的应用程序（即整个通信延迟约 200 毫秒） - 顺便说一句，这种效果称为 Head-of -线路阻塞是所有可靠有序流所固有的，无论是 TCP 还是可靠+有序 UDP。更糟糕的是，如果重传的数据包也丢失了，那么我们将讨论约 600ms 的延迟（由于所谓的指数退避，第一次重传为 200ms，第二次重传为 200*2=400ms）。如果我们的通道有 1% 的丢包率（按照今天的标准来看还不错），并且我们有一个每秒 20 次更新的游戏 - 这样的 600 毫秒延迟平均每 8 分钟就会发生一次。在快节奏的游戏中，600 毫秒足以让你丧命 - 嗯，这对游戏玩法来说非常糟糕。这些效果正是游戏开发者通常更喜欢 UDP 而不是 TCP 的原因。

然而，当使用 UDP 来减少延迟时 - 重要的是要认识到仅仅“使用 UDP”不足以获得显着的延迟改善，这完全取决于您如何使用 UDP。特别是，虽然 RUDP 库通常避免“指数退避”并使用较短的重传时间 - 如果它们被用作“可靠有序”流，它们仍然必须遭受队头阻塞（因此在双重阻塞的情况下）数据包丢失，而不是 600 毫秒，我们将得到大约 1.5*2*RTT - 或者对于一个相当好的 80 毫秒 RTT，它是大约 250 毫秒的延迟，这是一个改进，但仍然可以做得更好）。另一方面，如果使用中讨论的技术 http://gafferongames.com/networked-physicals/snapshot-compression/ 和/或 http://ithare.com/udp-from-mog-perspective/#low-latency-compression ，完全消除队头阻塞是可能的（因此对于每秒 20 次更新的游戏的双包丢失，无论 RTT 如何，延迟都将是 100 毫秒）。

顺便说一句 - 如果您碰巧只能访问 TCP 而不能访问 UDP（例如在浏览器中，或者如果您的客户端位于 6-9% 阻止 UDP 的丑陋防火墙之一） - 则有似乎要成为一种实现 UDP-over-TCP 且不会产生太多延迟的方法，请参见此处： http://ithare.com/almost-zero-additional-latency-udp-over-tcp/ （请务必阅读评论（！））。

如果您需要在两个尚未通话的 IP 之间快速通过网络发送消息，那么 UDP 的到达速度将至少快 3 倍，通常快 5 倍。

根据我的经验，UDP 稍微快一些，但也快不了多少。选择不应该基于性能，而应该基于消息内容和压缩技术。

如果是带有消息的协议交换, ，我建议您对 TCP 所承受的非常轻微的性能影响是值得的。您将获得两个端点之间的连接，这将为您提供所需的一切。不要尝试在 UDP 之上创建自己的可靠双向协议，除非您对自己所做的事情非常非常有信心。

请记住，TCP 通常会在线路上保留多条消息。如果你想在 UDP 中实现这一点，并且想要可靠地完成它，你将需要做大量的工作。您的解决方案要么可靠性降低、速度降低，要么工作量巨大。UDP 有有效的应用程序，但如果您问这个问题，您的应用程序可能不是。

我会把事情说清楚。 TCP/UDP 有两辆车在路上行驶。假设交通标志和障碍物是错误 传输控制协议 关心交通标志，尊重周围的一切。缓慢驾驶，因为汽车可能会发生问题。尽管 UDP协议 直接开走，全速行驶，不尊重街道标志。没什么，一个疯狂的司机。 UDP协议 没有错误恢复，如果有障碍物，它只会与它碰撞然后继续。尽管 传输控制协议 确保所有数据包都完美发送和接收，没有错误，因此，汽车只是通过障碍物而不会发生碰撞。我希望这是一个很好的例子让你理解，为什么 UDP协议 是游戏中的首选。游戏需要速度。 传输控制协议 在下载时优先选择，否则下载的文件可能会损坏。

已经做了一些工作来让程序员能够同时受益。

SCTP

它是一个独立的传输层协议，但它可以用作在 UDP 上提供附加层的库。通信的基本单位是消息（映射到一个或多个 UDP 数据包）。内置拥塞控制。该协议有旋钮和旋钮可以打开