init
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657
game_server/net/kcp.py
Normal file
657
game_server/net/kcp.py
Normal file
@@ -0,0 +1,657 @@
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import struct
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from collections import deque
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from typing import Callable
|
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||||
# thanks mero for this kcp lib :3
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# this file is excluded from the CC0-1.0 License
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||||
# this file is licensed under GPL-3.0 from the author written below
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__version__ = "1.0.0"
|
||||
__author__ = "Mero <mero@crepe.moe>"
|
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IKCP_RTO_NDL = 30
|
||||
IKCP_RTO_MIN = 100
|
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IKCP_RTO_DEF = 200
|
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IKCP_RTO_MAX = 60000
|
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IKCP_CMD_PUSH = 81
|
||||
IKCP_CMD_ACK = 82
|
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IKCP_CMD_WASK = 83
|
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IKCP_CMD_WINS = 84
|
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IKCP_ASK_SEND = 1
|
||||
IKCP_ASK_TELL = 2
|
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IKCP_WND_SND = 32
|
||||
IKCP_WND_RCV = 128
|
||||
IKCP_MTU_DEF = 1400
|
||||
IKCP_ACK_FAST = 3
|
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IKCP_INTERVAL = 100
|
||||
IKCP_DEADLINK = 20
|
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IKCP_THRESH_INIT = 2
|
||||
IKCP_THRESH_MIN = 2
|
||||
IKCP_PROBE_INIT = 7000
|
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IKCP_PROBE_LIMIT = 120000
|
||||
IKCP_FASTACK_LIMIT = 5
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||||
IKCP_PACKET_HEAD_FORMAT = "<IIBBHIIII"
|
||||
IKCP_OVERHEAD = struct.calcsize(IKCP_PACKET_HEAD_FORMAT)
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def get_conv(buf: bytes) -> int:
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assert len(buf) >= IKCP_OVERHEAD
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return struct.unpack_from("<I", buf, 0)[0]
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||||
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||||
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class KcpException(Exception):
|
||||
pass
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||||
|
||||
|
||||
class KcpSegment:
|
||||
__slots__ = (
|
||||
"session_id",
|
||||
"cmd",
|
||||
"frg",
|
||||
"wnd",
|
||||
"ts",
|
||||
"sn",
|
||||
"una",
|
||||
"data",
|
||||
"resendts",
|
||||
"rto",
|
||||
"fastack",
|
||||
"xmit",
|
||||
)
|
||||
|
||||
def __init__(self) -> None:
|
||||
self.data = b""
|
||||
|
||||
self.resendts = 0
|
||||
self.rto = 0
|
||||
self.fastack = 0
|
||||
self.xmit = 0
|
||||
|
||||
def parse(self, data):
|
||||
conv, token, cmd, frg, wnd, ts, sn, una, len = struct.unpack(
|
||||
IKCP_PACKET_HEAD_FORMAT, data[:IKCP_OVERHEAD]
|
||||
)
|
||||
|
||||
self.session_id = conv << 32 | token
|
||||
self.cmd = cmd
|
||||
self.frg = frg
|
||||
self.wnd = wnd
|
||||
|
||||
self.ts = ts
|
||||
self.sn = sn
|
||||
self.una = una
|
||||
self.data = data[IKCP_OVERHEAD : IKCP_OVERHEAD + len]
|
||||
|
||||
return IKCP_OVERHEAD + len
|
||||
|
||||
def encode(self) -> bytes:
|
||||
conv = self.session_id >> 32
|
||||
token = self.session_id & 0xFFFFFFFF
|
||||
|
||||
return (
|
||||
struct.pack(
|
||||
IKCP_PACKET_HEAD_FORMAT,
|
||||
conv,
|
||||
token,
|
||||
self.cmd,
|
||||
self.frg,
|
||||
self.wnd,
|
||||
int(self.ts),
|
||||
self.sn,
|
||||
self.una,
|
||||
int(len(self.data)),
|
||||
)
|
||||
+ self.data
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
class Kcp:
|
||||
__slots__ = (
|
||||
"session_id",
|
||||
"current",
|
||||
"rx_srtt",
|
||||
"rx_rttval",
|
||||
"snd_wnd",
|
||||
"interval",
|
||||
"rx_minrto",
|
||||
"snd_nxt",
|
||||
"rmt_wnd",
|
||||
"snd_buf",
|
||||
"snd_una",
|
||||
"snd_queue",
|
||||
"updated",
|
||||
"ts_flush",
|
||||
"xmit",
|
||||
"state",
|
||||
"ts_probe",
|
||||
"probe_wait",
|
||||
"use_fastask_conserve",
|
||||
"rcv_nxt",
|
||||
"rcv_wnd",
|
||||
"rcv_buf",
|
||||
"rcv_queue",
|
||||
"probe",
|
||||
"acklist",
|
||||
"cwnd",
|
||||
"mtu",
|
||||
"mss",
|
||||
"ssthresh",
|
||||
"incr",
|
||||
"rx_rto",
|
||||
"stream",
|
||||
"output",
|
||||
"nodelay",
|
||||
"nocwnd",
|
||||
"dead_link",
|
||||
"fastresend",
|
||||
"fastlimit",
|
||||
)
|
||||
|
||||
def __init__(self, session_id: int, output: Callable[[bytes], None]):
|
||||
assert session_id < 1 << 64
|
||||
|
||||
self.use_fastask_conserve = False
|
||||
self.session_id = session_id
|
||||
self.output = output
|
||||
|
||||
self.snd_una = 0
|
||||
self.snd_nxt = 0
|
||||
self.rcv_nxt = 0
|
||||
|
||||
self.ts_probe = 0
|
||||
self.probe_wait = 0
|
||||
|
||||
self.snd_wnd = IKCP_WND_SND
|
||||
self.rcv_wnd = IKCP_WND_RCV
|
||||
self.rmt_wnd = IKCP_WND_RCV
|
||||
|
||||
self.cwnd = 0
|
||||
self.incr = 0
|
||||
self.probe = 0
|
||||
|
||||
self.mtu = IKCP_MTU_DEF
|
||||
self.mss = self.mtu - IKCP_OVERHEAD
|
||||
self.stream = False
|
||||
|
||||
self.snd_buf = deque()
|
||||
self.rcv_buf = deque()
|
||||
self.rcv_queue = deque()
|
||||
self.snd_queue = deque()
|
||||
|
||||
self.state = 0
|
||||
self.acklist = deque()
|
||||
|
||||
self.rx_srtt = 0
|
||||
self.rx_rttval = 0
|
||||
self.rx_rto = IKCP_RTO_DEF
|
||||
self.rx_minrto = IKCP_RTO_MIN
|
||||
|
||||
self.current = 0
|
||||
self.interval = IKCP_INTERVAL
|
||||
self.ts_flush = IKCP_INTERVAL
|
||||
self.nodelay = 0
|
||||
self.updated = False
|
||||
|
||||
self.ssthresh = IKCP_THRESH_INIT
|
||||
self.fastresend = 0
|
||||
self.fastlimit = IKCP_FASTACK_LIMIT
|
||||
self.nocwnd = False
|
||||
self.xmit = 0
|
||||
self.dead_link = IKCP_DEADLINK
|
||||
|
||||
def parse_una(self, una):
|
||||
while self.snd_buf:
|
||||
seg = self.snd_buf[0]
|
||||
|
||||
if seg.sn >= una:
|
||||
break
|
||||
|
||||
self.snd_buf.popleft()
|
||||
|
||||
def shrink_buf(self):
|
||||
self.snd_una = self.snd_buf[0].sn if self.snd_buf else self.snd_nxt
|
||||
|
||||
def update_ack(self, rtt):
|
||||
if self.rx_srtt == 0:
|
||||
self.rx_srtt = rtt
|
||||
self.rx_rttval = rtt // 2
|
||||
else:
|
||||
delta = abs(rtt - self.rx_srtt)
|
||||
self.rx_rttval = (3 * self.rx_rttval + delta) // 4
|
||||
self.rx_srtt = max((7 * self.rx_srtt + rtt) // 8, 1)
|
||||
|
||||
rto = self.rx_srtt + max(self.interval, 4 * self.rx_rttval)
|
||||
self.rx_rto = min(max(self.rx_minrto, rto), IKCP_RTO_MAX)
|
||||
|
||||
def parse_ack(self, sn):
|
||||
if self.snd_una > sn or self.snd_nxt <= sn:
|
||||
return
|
||||
|
||||
for seg in self.snd_buf:
|
||||
if sn == seg.sn:
|
||||
self.snd_buf.remove(seg)
|
||||
break
|
||||
|
||||
if seg.sn > sn:
|
||||
break
|
||||
|
||||
def move_buf(self):
|
||||
while self.rcv_buf:
|
||||
seg = self.rcv_buf[0]
|
||||
if seg.sn != self.rcv_nxt or len(self.rcv_queue) >= self.rcv_wnd:
|
||||
break
|
||||
|
||||
self.rcv_nxt += 1
|
||||
self.rcv_queue.append(self.rcv_buf.popleft())
|
||||
|
||||
def parse_data(self, newseg):
|
||||
if (self.rcv_nxt + self.rcv_wnd) <= newseg.sn or self.rcv_nxt > newseg.sn:
|
||||
return
|
||||
|
||||
repeat = False
|
||||
new_index = len(self.rcv_buf)
|
||||
|
||||
for seg in reversed(self.rcv_buf):
|
||||
if seg.sn == newseg.sn:
|
||||
repeat = True
|
||||
break
|
||||
|
||||
if seg.sn < newseg.sn:
|
||||
break
|
||||
|
||||
new_index -= 1
|
||||
|
||||
if not repeat:
|
||||
self.rcv_buf.insert(new_index, newseg)
|
||||
|
||||
self.move_buf()
|
||||
|
||||
def parse_fastack(self, sn, ts):
|
||||
if self.snd_una > sn or self.snd_nxt <= sn:
|
||||
return
|
||||
|
||||
for seg in self.snd_buf:
|
||||
if seg.sn > sn:
|
||||
break
|
||||
elif sn != seg.sn and (self.use_fastask_conserve or seg.ts <= ts):
|
||||
seg.fastack += 1
|
||||
|
||||
def input(self, data: bytes):
|
||||
if not data or len(data) < IKCP_OVERHEAD:
|
||||
raise KcpException(f"data size must be greater than {IKCP_OVERHEAD}")
|
||||
|
||||
maxack = 0
|
||||
latest_ts = 0
|
||||
flag = False
|
||||
prev_una = self.snd_una
|
||||
|
||||
while len(data) >= IKCP_OVERHEAD:
|
||||
seg = KcpSegment()
|
||||
data = data[seg.parse(data) :]
|
||||
|
||||
if seg.session_id != self.session_id:
|
||||
raise KcpException(
|
||||
f"wrong session id, got {seg.session_id} but {self.session_id} was expected"
|
||||
)
|
||||
|
||||
if seg.cmd not in (
|
||||
IKCP_CMD_PUSH,
|
||||
IKCP_CMD_ACK,
|
||||
IKCP_CMD_WASK,
|
||||
IKCP_CMD_WINS,
|
||||
):
|
||||
raise KcpException(f"unknown kcp cmd {seg.cmd}")
|
||||
|
||||
self.rmt_wnd = seg.wnd
|
||||
|
||||
self.parse_una(seg.una)
|
||||
self.shrink_buf()
|
||||
|
||||
if seg.cmd == IKCP_CMD_ACK:
|
||||
rtt = self.current - seg.ts
|
||||
if rtt >= 0:
|
||||
self.update_ack(rtt)
|
||||
|
||||
self.parse_ack(seg.sn)
|
||||
self.shrink_buf()
|
||||
|
||||
if not flag:
|
||||
flag = True
|
||||
maxack = seg.sn
|
||||
latest_ts = seg.ts
|
||||
elif maxack < seg.sn and (
|
||||
self.use_fastask_conserve or latest_ts > seg.ts
|
||||
):
|
||||
maxack = seg.sn
|
||||
latest_ts = seg.ts
|
||||
|
||||
elif seg.cmd == IKCP_CMD_PUSH:
|
||||
if self.rcv_nxt + self.rcv_wnd > seg.sn:
|
||||
self.acklist.append((seg.sn, seg.ts))
|
||||
if self.rcv_nxt <= seg.sn:
|
||||
self.parse_data(seg)
|
||||
|
||||
elif seg.cmd == IKCP_CMD_WASK:
|
||||
self.probe |= IKCP_ASK_TELL
|
||||
|
||||
if flag:
|
||||
self.parse_fastack(maxack, latest_ts)
|
||||
|
||||
if self.snd_una - prev_una > 0 and self.cwnd < self.rmt_wnd:
|
||||
mss = self.mss
|
||||
if self.cwnd < self.ssthresh:
|
||||
self.cwnd += 1
|
||||
self.incr += mss
|
||||
else:
|
||||
if self.incr < mss:
|
||||
self.incr = mss
|
||||
self.incr += mss * mss // self.incr + mss // 16
|
||||
if (self.cwnd + 1) * mss <= self.incr:
|
||||
self.cwnd = (self.incr + mss - 1) // mss if mss > 0 else 1
|
||||
if self.cwnd > self.rmt_wnd:
|
||||
self.cwnd = self.rmt_wnd
|
||||
self.incr = self.rmt_wnd * mss
|
||||
|
||||
def peeksize(self):
|
||||
if not self.rcv_queue:
|
||||
return -1
|
||||
|
||||
seg = self.rcv_queue[0]
|
||||
if seg.frg == 0:
|
||||
return len(seg.data)
|
||||
if len(self.rcv_queue) < seg.frg + 1:
|
||||
return -1
|
||||
|
||||
length = 0
|
||||
for seg in self.rcv_queue:
|
||||
length += len(seg.data)
|
||||
if seg.frg == 0:
|
||||
break
|
||||
|
||||
return length
|
||||
|
||||
def recv(self) -> bytes | None:
|
||||
if not self.rcv_queue:
|
||||
return None
|
||||
|
||||
peeksize = self.peeksize()
|
||||
if peeksize < 0:
|
||||
return None
|
||||
|
||||
recover = len(self.rcv_queue) >= self.rcv_wnd
|
||||
data = b""
|
||||
|
||||
while seg := self.rcv_queue.popleft():
|
||||
data += seg.data
|
||||
if seg.frg == 0:
|
||||
break
|
||||
|
||||
assert len(data) == peeksize
|
||||
self.move_buf()
|
||||
|
||||
if len(self.rcv_queue) < self.rcv_wnd and recover:
|
||||
self.probe |= IKCP_ASK_TELL
|
||||
|
||||
return data
|
||||
|
||||
def send(self, data: bytes):
|
||||
assert self.mss > 0
|
||||
|
||||
if self.stream:
|
||||
if self.snd_queue:
|
||||
seg = self.snd_queue[-1]
|
||||
if len(seg.data) < self.mss:
|
||||
capacity = self.mss - len(seg.data)
|
||||
extend = min(len(data), capacity)
|
||||
|
||||
seg.data += data[:extend]
|
||||
data = data[extend:]
|
||||
seg.frg = 0
|
||||
|
||||
if not data:
|
||||
return
|
||||
|
||||
count = (len(data) + self.mss - 1) // self.mss if len(data) > self.mss else 1
|
||||
if count >= IKCP_WND_RCV:
|
||||
raise KcpException("user buffer is too long")
|
||||
count = max(count, 1)
|
||||
|
||||
for i in range(count):
|
||||
size = min(self.mss, len(data))
|
||||
|
||||
newseg = KcpSegment()
|
||||
newseg.data = data[:size]
|
||||
newseg.frg = 0 if self.stream else count - i - 1
|
||||
|
||||
data = data[size:]
|
||||
self.snd_queue.append(newseg)
|
||||
|
||||
def update(self, current: int):
|
||||
assert current < 1 << 32
|
||||
self.current = current
|
||||
|
||||
if not self.updated:
|
||||
self.updated = True
|
||||
self.ts_flush = self.current
|
||||
|
||||
slap = self.current - self.ts_flush
|
||||
|
||||
if slap >= 10000 or slap < -10000:
|
||||
self.ts_flush = self.current
|
||||
slap = 0
|
||||
|
||||
if slap >= 0:
|
||||
self.ts_flush += self.interval
|
||||
if self.ts_flush <= self.current:
|
||||
self.ts_flush = self.current + self.interval
|
||||
self.flush()
|
||||
|
||||
def wnd_unused(self):
|
||||
return max(self.rcv_wnd - len(self.rcv_queue), 0)
|
||||
|
||||
def flush(self):
|
||||
if not self.updated:
|
||||
return
|
||||
|
||||
seg = KcpSegment()
|
||||
seg.session_id = self.session_id
|
||||
seg.cmd = IKCP_CMD_ACK
|
||||
seg.frg = 0
|
||||
seg.wnd = self.wnd_unused()
|
||||
seg.una = self.rcv_nxt
|
||||
seg.sn = 0
|
||||
seg.ts = 0
|
||||
|
||||
data = b""
|
||||
for sn, ts in self.acklist:
|
||||
if len(data) + IKCP_OVERHEAD > self.mtu:
|
||||
self.output(data)
|
||||
data = b""
|
||||
seg.sn = sn
|
||||
seg.ts = ts
|
||||
data += seg.encode()
|
||||
self.acklist.clear()
|
||||
|
||||
if self.rmt_wnd == 0:
|
||||
if self.probe_wait == 0:
|
||||
self.probe_wait = IKCP_PROBE_INIT
|
||||
self.ts_probe = self.current + self.probe_wait
|
||||
elif self.ts_probe <= self.current:
|
||||
self.probe_wait = min(
|
||||
self.probe_wait + max(self.probe_wait, IKCP_PROBE_INIT) // 2,
|
||||
IKCP_PROBE_LIMIT,
|
||||
)
|
||||
self.ts_probe = self.current + self.probe_wait
|
||||
self.probe |= IKCP_ASK_SEND
|
||||
else:
|
||||
self.ts_probe = 0
|
||||
self.probe_wait = 0
|
||||
|
||||
if self.probe & IKCP_ASK_SEND:
|
||||
seg.cmd = IKCP_CMD_WASK
|
||||
if len(data) + IKCP_OVERHEAD > self.mtu:
|
||||
self.output(data)
|
||||
data = b""
|
||||
data += seg.encode()
|
||||
|
||||
if self.probe & IKCP_ASK_TELL:
|
||||
seg.cmd = IKCP_CMD_WINS
|
||||
if len(data) + IKCP_OVERHEAD > self.mtu:
|
||||
self.output(data)
|
||||
data = b""
|
||||
data += seg.encode()
|
||||
|
||||
self.probe = 0
|
||||
|
||||
cwnd = min(self.snd_wnd, self.rmt_wnd)
|
||||
if not self.nocwnd:
|
||||
cwnd = min(self.cwnd, cwnd)
|
||||
|
||||
while self.snd_una + cwnd > self.snd_nxt:
|
||||
if not self.snd_queue:
|
||||
break
|
||||
|
||||
newseg = self.snd_queue.popleft()
|
||||
self.snd_buf.append(newseg)
|
||||
|
||||
newseg.session_id = self.session_id
|
||||
newseg.cmd = IKCP_CMD_PUSH
|
||||
newseg.wnd = seg.wnd
|
||||
newseg.ts = self.current
|
||||
|
||||
newseg.sn = self.snd_nxt
|
||||
self.snd_nxt += 1
|
||||
|
||||
newseg.una = self.rcv_nxt
|
||||
newseg.resendts = self.current
|
||||
newseg.rto = self.rx_rto
|
||||
newseg.fastack = 0
|
||||
newseg.xmit = 0
|
||||
|
||||
resent = 0xFFFFFFFF
|
||||
if self.fastresend > 0:
|
||||
resent = self.fastresend
|
||||
|
||||
rtomin = 0
|
||||
if not self.nodelay:
|
||||
rtomin = self.rx_rto >> 3
|
||||
|
||||
lost = False
|
||||
change = False
|
||||
|
||||
for segment in self.snd_buf:
|
||||
needsend = False
|
||||
|
||||
if segment.xmit == 0:
|
||||
needsend = True
|
||||
segment.xmit += 1
|
||||
segment.rto = self.rx_rto
|
||||
segment.resendts = self.current + segment.rto + rtomin
|
||||
elif segment.resendts <= self.current:
|
||||
needsend = True
|
||||
segment.xmit += 1
|
||||
self.xmit += 1
|
||||
if not self.nodelay:
|
||||
segment.rto += max(segment.rto, self.rx_rto)
|
||||
else:
|
||||
step = segment.rto if self.nodelay < 2 else self.rx_rto
|
||||
segment.rto += step // 2
|
||||
segment.resendts = self.current + segment.rto
|
||||
lost = True
|
||||
elif segment.fastack >= resent and (
|
||||
segment.xmit <= self.fastlimit or self.fastlimit <= 0
|
||||
):
|
||||
needsend = True
|
||||
segment.xmit += 1
|
||||
segment.fastack = 0
|
||||
segment.resendts = self.current + segment.rto
|
||||
change = True
|
||||
|
||||
if needsend:
|
||||
segment.ts = self.current
|
||||
segment.wnd = seg.wnd
|
||||
segment.una = self.rcv_nxt
|
||||
|
||||
if len(data) + IKCP_OVERHEAD + len(segment.data) > self.mtu:
|
||||
self.output(data)
|
||||
data = b""
|
||||
|
||||
data += segment.encode()
|
||||
if segment.xmit >= self.dead_link:
|
||||
self.state = -1
|
||||
|
||||
if data:
|
||||
self.output(data)
|
||||
|
||||
if change:
|
||||
inflight = self.snd_nxt - self.snd_una
|
||||
self.ssthresh = max(inflight // 2, IKCP_THRESH_MIN)
|
||||
self.cwnd = self.ssthresh + resent
|
||||
self.incr = self.cwnd * self.mss
|
||||
|
||||
if lost:
|
||||
self.ssthresh = max(cwnd // 2, IKCP_THRESH_MIN)
|
||||
self.cwnd = 1
|
||||
self.incr = self.mss
|
||||
|
||||
if self.cwnd < 1:
|
||||
self.cwnd = 1
|
||||
self.incr = self.mss
|
||||
|
||||
def check(self, current):
|
||||
assert current < 1 << 32
|
||||
|
||||
ts_flush = self.ts_flush
|
||||
tm_packet = 0x7FFFFFFF
|
||||
|
||||
if not self.updated:
|
||||
return current
|
||||
|
||||
if current - self.ts_flush >= 10000 or current - self.ts_flush < -10000:
|
||||
ts_flush = current
|
||||
|
||||
if ts_flush <= current:
|
||||
return current
|
||||
|
||||
tm_flush = ts_flush - current
|
||||
|
||||
for seg in self.snd_buf:
|
||||
diff = seg.resendts - current
|
||||
if diff <= 0:
|
||||
return current
|
||||
if diff < tm_packet:
|
||||
tm_packet = diff
|
||||
|
||||
return current + min(tm_flush, tm_packet, self.interval)
|
||||
|
||||
def set_mtu(self, mtu: int):
|
||||
if mtu < 50 or mtu < IKCP_OVERHEAD:
|
||||
raise KcpException("invalid mtu")
|
||||
|
||||
self.mtu = mtu
|
||||
self.mss = self.mtu - IKCP_OVERHEAD
|
||||
|
||||
def set_nodelay(self, nodelay: int, interval: int, resend: int, nc: int):
|
||||
if nodelay >= 0:
|
||||
self.nodelay = nodelay
|
||||
if nodelay:
|
||||
self.rx_minrto = IKCP_RTO_NDL
|
||||
else:
|
||||
self.rx_minrto = IKCP_RTO_MIN
|
||||
|
||||
if interval >= 0:
|
||||
self.interval = min(max(10, interval), 5000)
|
||||
|
||||
if resend >= 0:
|
||||
self.fastresend = resend
|
||||
|
||||
if nc >= 0:
|
||||
self.nocwnd = nc
|
||||
|
||||
def set_wndsize(self, sndwnd: int, rcvwnd: int):
|
||||
if sndwnd > 0:
|
||||
self.snd_wnd = sndwnd
|
||||
if rcvwnd > 0:
|
||||
self.rcv_wnd = max(rcvwnd, IKCP_WND_RCV)
|
||||
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