ms-model-udp

智网妙算基础 UDP 模型

简介

基础 UDP 传输层模型，用于在妙算仿真中提供面向无连接的传输服务。
模型按照标准 UDP 行为工作，负责：

• 接收上层应用的数据包，封装为 UDP 报文并交给 IP 模型发送；
• 从 IP 模型接收 UDP 报文，按照端口分发给对应的应用模块；
• 在仿真开始时，将自身的协议号（17）注册到所在节点的 IP 模型中。

本模型需要与 IP 模型配合使用，IP 模型需支持协议注册接口。

模型参数

当前 UDP 模型在 models/udp.pr.m 中定义，且未声明可配置属性；
所有行为由端口监听、上层 ICI 字段和 IP 层交互共同决定，用户无需单独配置模型参数。

模型行为概述

初始化与协议注册

• UDP 进程在仿真开始时（Wait -> Init）查找所在节点上的 IP 模型实例；
• 成功找到 IP 模型后，在 Init 退出阶段中确定与 IP 模型的收发流（stream_to_ip / stream_from_ip）；
• 通过 miaosuan_models_basic.ip.register_protocol 接口，将协议号 17（UDP）注册到 IP 模型，之后 IP 能够将 UDP 报文转发给本进程。

Socket 与端口管理

UDP 不维护连接状态，仅基于端口进行收发。
应用通过远程中断 ICI udp_command 控制端口：

• listen 命令
  • 在指定或自动分配的本地端口上创建一个 UDP “socket”；
  • 绑定该端口与应用模块之间的输入/输出流，用于后续数据转发。
• close 命令
  • 关闭指定本地端口上的 UDP “socket”，释放绑定关系。

内部结构 UdpSocket 记录：

• local_port：本地 UDP 端口；
• stream_to_app / stream_from_app：与应用模块的收发流索引；
• app_module：对应的应用模块对象。

应用 → UDP → IP 方向

当应用通过与 UDP 相连的流发送数据包时：

1. 应用需同时附带 ICI，其中至少包含：
   • remote address：目标 IP 地址；
   • remote port：目标 UDP 端口；
   • local port：本地端口（可选，缺省时由 UDP 分配动态端口）。
2. UDP 根据 ICI 信息构造 udp_dgram 格式的数据包：
   • 在 header 字段中存放 UdpHeader（源端口、目的端口、长度、校验和）；
   • 在 data 字段中嵌入原始应用数据包。
3. UDP 创建 IP 层 ICI ip_ind，设置：
   • dest address：目标 IP 地址；
   • protocol：17（UDP）。
4. 通过与 IP 模型的输出流，发送构造好的 UDP 报文。

IP → UDP → 应用 方向

当 IP 模型将 UDP 报文上交给本进程时：

1. UDP 从 IP 附带的 ICI 中读取：
   • src address：源 IP 地址；
   • in intf idx：入方向接口索引（用于透传给应用）。
2. 检查数据包格式是否为 udp_dgram，并从 header 字段中解析：
   • 源端口 SrcPort 和目的端口 DstPort；
3. 根据目的端口在内部 sockets 表中查找对应监听的应用：
   • 若找不到匹配端口，则丢弃该 UDP 报文；
   • 若找到，将 data 字段中的有效负载包转发给应用。
4. 在转发给应用时，UDP 创建 ICI udp_ind，填充：
   • remote address / remote port：对端地址与端口；
   • local port：接收端本地端口；
   • in intf idx：入接口索引。

数据包格式（models/udp_dgram.pkt.m）

UDP 使用的数据包格式在 models/udp_dgram.pkt.m 中定义，主要字段如下：

• header（类型：type = 6，指针，对应 Python 中的 UdpHeader）
  • SrcPort：源 UDP 端口（整型）；
  • DstPort：目的 UDP 端口（整型）；
  • Length：UDP 报文总长度（字节），含头部和数据；
  • Checksum：校验和，目前实现为占位字段。
• data（类型：type = 5，数据包）
  • 承载上层应用传入的业务数据包。

ICI 字段说明

应用控制 ICI：models/udp_command.ici.m

用于应用模块通过远程中断控制 UDP 端口监听/关闭：

• command（类型：type = 1，字符串）
  • 取值："listen" 或 "close"。
• local port（类型：type = 2，整型）
  • listen 时：期望监听的本地端口，<= 0 则自动分配动态端口；
  • close 时：要关闭的本地端口。
• app module id（类型：type = 2，整型）
  • 发起命令的应用模块的仿真对象 ID。

UDP 上行指示 ICI：models/udp_ind.ici.m

UDP 将收到的数据包上交应用时使用：

• local address（类型：type = 2，整型）
  • 本端 IP 地址（由 IP 层传入或由上层使用时填充）。
• local port（类型：type = 2，整型）
  • 本地 UDP 端口（应用监听的端口）。
• remote address（类型：type = 2，整型）
  • 远端 IP 地址。
• remote port（类型：type = 2，整型）
  • 远端 UDP 端口。
• in intf idx（类型：type = 2，整型）
  • 入方向接口索引，由 IP 层 ICI 中的同名字段传递而来。

统计指标

UDP 模型内部注册了若干统计量（桶式统计，SUM_PER_TIME 聚合），名称格式如下：

• udp.<plt_name>.<device_name>.recv_bps：设备接收 UDP 业务数据速率（比特每秒）；
• udp.<plt_name>.<device_name>.sent_bps：设备发送 UDP 业务数据速率（比特每秒）；
• udp.<plt_name>.<device_name>.recv_pps：设备接收 UDP 报文速率（包每秒）；
• udp.<plt_name>.<device_name>.send_pps：设备发送 UDP 报文速率（包每秒）。

通过妙算统计接口可进一步查询这些指标，用于评估节点 UDP 业务负载情况。