Метка времени Winsock
Введение
Метки времени пакетов являются важной функцией для многих приложений синхронизации часов, например протокола точного времени. Чем ближе поколение метки времени к моменту получения или отправки пакета оборудованием сетевого адаптера, тем точнее приложение синхронизации.
Поэтому API меток времени, описанные в этом разделе, предоставляют вашему приложению механизм для создания меток времени, которые создаются значительно ниже уровня приложения. В частности, программная метка времени на интерфейсе между мини-портом и NDIS и метка времени оборудования в оборудовании сетевой карты. API меток времени может значительно повысить точность синхронизации часов. В настоящее время поддержка распространяется на сокеты UDP.
Получение меток времени
Вы настраиваете получение меток времени через SIO_TIMESTAMPING IOCTL. Используйте этот IOCTL, чтобы включить прием меток времени получения. При получении датаграммы с помощью функции LPFN_WSARECVMSG (WSARecvMsg) ее метка времени (если она доступна) содержится в сообщении управления SO_TIMESTAMP .
SO_TIMESTAMP (0x300A) определяется в mstcpip.h. Данные сообщения элемента управления возвращаются в виде UINT64.
Передача меток времени
Прием меток времени передачи также настраивается с помощью SIO_TIMESTAMPING IOCTL. Используйте этот IOCTL, чтобы включить прием меток времени передачи и указать количество меток времени передачи, которые система будет буферистивать. При создании меток времени передачи они добавляются в буфер. Если буфер заполнен, новые метки времени передачи удаляются.
При отправке датаграммы свяжите ее с сообщением SO_TIMESTAMP_ID управления. Он должен содержать уникальный идентификатор. Отправьте датаграмму вместе с сообщением управления SO_TIMESTAMP_ID с помощью WSASendMsg. Метки времени передачи могут быть недоступны сразу после возврата WSASendMsg . По мере того как метки времени передачи становятся доступными, они помещаются в буфер для каждого сокета. Используйте SIO_GET_TX_TIMESTAMP IOCTL для опроса метки времени по ее идентификатору. Если метка времени доступна, она удаляется из буфера и возвращается. Если метка времени недоступна, WSAGetLastError возвращает WSAEWOULDBLOCK. Если при заполнении буфера создается метка времени передачи, новая метка времени удаляется.
SO_TIMESTAMP_ID (0x300B) определяется в mstcpip.h. Данные сообщения элемента управления следует предоставить в виде UINT32.
Метки времени представлены в виде 64-разрядного значения счетчика. Частота счетчика зависит от источника метки времени. Для меток времени программного обеспечения счетчик является значением QueryPerformanceCounter (QPC), и его частоту можно определить с помощью QueryPerformanceFrequency. Для меток времени оборудования сетевой карты частота счетчика зависит от оборудования сетевой карты, и вы можете определить ее с помощью дополнительных сведений, предоставленных CaptureInterfaceHardwareCrossTimestamp. Чтобы определить источник меток времени, используйте функции GetInterfaceActiveTimestampCapabilities и GetInterfaceSupportedTimestampCapabilities .
В дополнение к конфигурации на уровне сокета с использованием параметра SIO_TIMESTAMPING сокета для включения получения меток времени для сокета также требуется конфигурация системного уровня.
Оценка задержки пути отправки сокета
В этом разделе мы будем использовать метки времени передачи для оценки задержки пути отправки сокета. Если у вас есть приложение, использующее метки времени ввода-вывода на уровне приложения, где метка времени должна быть как можно ближе к фактической точке передачи, этот пример предоставляет количественное описание того, насколько API-интерфейсы меток времени Winsock могут повысить точность приложения.
В примере предполагается, что в системе есть только один сетевой интерфейс карта и что interfaceLuid является LUID этого адаптера.
void QueryHardwareClockFrequency(LARGE_INTEGER* clockFrequency)
{
// Returns the hardware clock frequency. This can be calculated by
// collecting crosstimestamps via CaptureInterfaceHardwareCrossTimestamp
// and forming a linear regression model.
}
void estimate_send_latency(SOCKET sock,
PSOCKADDR_STORAGE addr,
NET_LUID* interfaceLuid,
BOOLEAN hardwareTimestampSource)
{
DWORD numBytes;
INT error;
CHAR data[512];
CHAR control[WSA_CMSG_SPACE(sizeof(UINT32))] = { 0 };
WSABUF dataBuf;
WSABUF controlBuf;
WSAMSG wsaMsg;
ULONG64 appLevelTimestamp;
dataBuf.buf = data;
dataBuf.len = sizeof(data);
controlBuf.buf = control;
controlBuf.len = sizeof(control);
wsaMsg.name = (PSOCKADDR)addr;
wsaMsg.namelen = (INT)INET_SOCKADDR_LENGTH(addr->ss_family);
wsaMsg.lpBuffers = &dataBuf;
wsaMsg.dwBufferCount = 1;
wsaMsg.Control = controlBuf;
wsaMsg.dwFlags = 0;
// Configure tx timestamp reception.
TIMESTAMPING_CONFIG config = { 0 };
config.flags |= TIMESTAMPING_FLAG_TX;
config.txTimestampsBuffered = 1;
error =
WSAIoctl(
sock,
SIO_TIMESTAMPING,
&config,
sizeof(config),
NULL,
0,
&numBytes,
NULL,
NULL);
if (error == SOCKET_ERROR) {
printf("WSAIoctl failed %d\n", WSAGetLastError());
return;
}
// Assign a tx timestamp ID to this datagram.
UINT32 txTimestampId = 123;
PCMSGHDR cmsg = WSA_CMSG_FIRSTHDR(&wsaMsg);
cmsg->cmsg_len = WSA_CMSG_LEN(sizeof(UINT32));
cmsg->cmsg_level = SOL_SOCKET;
cmsg->cmsg_type = SO_TIMESTAMP_ID;
*(PUINT32)WSA_CMSG_DATA(cmsg) = txTimestampId;
// Capture app-layer timestamp prior to send call.
if (hardwareTimestampSource) {
INTERFACE_HARDWARE_CROSSTIMESTAMP crossTimestamp = { 0 };
crossTimestamp.Version = INTERFACE_HARDWARE_CROSSTIMESTAMP_VERSION_1;
error = CaptureInterfaceHardwareCrossTimestamp(interfaceLuid, &crossTimestamp);
if (error != NO_ERROR) {
printf("CaptureInterfaceHardwareCrossTimestamp failed %d\n", error);
return;
}
appLevelTimestamp = crossTimestamp.HardwareClockTimestamp;
}
else { // software source
LARGE_INTEGER t1;
QueryPerformanceCounter(&t1);
appLevelTimestamp = t1.QuadPart;
}
error =
sendmsg(
sock,
&wsaMsg,
0,
&numBytes,
NULL,
NULL);
if (error == SOCKET_ERROR) {
printf("sendmsg failed %d\n", WSAGetLastError());
return;
}
printf("sent packet\n");
// Poll for the socket tx timestamp value. The timestamp may not be available
// immediately.
UINT64 socketTimestamp;
ULONG maxTimestampPollAttempts = 6;
ULONG txTstampRetrieveIntervalMs = 1;
BOOLEAN retrievedTimestamp = FALSE;
for (ULONG i = 0; i < maxTimestampPollAttempts; i++) {
error =
WSAIoctl(
sock,
SIO_GET_TX_TIMESTAMP,
&txTimestampId,
sizeof(txTimestampId),
&socketTimestamp,
sizeof(socketTimestamp),
&numBytes,
NULL,
NULL);
if (error != SOCKET_ERROR) {
ASSERT(numBytes == sizeof(timestamp));
ASSERT(timestamp != 0);
retrievedTimestamp = TRUE;
break;
}
error = WSAGetLastError();
if (error != WSAEWOULDBLOCK) {
printf(“WSAIoctl failed % d\n”, error);
break;
}
Sleep(txTstampRetrieveIntervalMs);
txTstampRetrieveIntervalMs *= 2;
}
if (retrievedTimestamp) {
LARGE_INTEGER clockFrequency;
ULONG64 elapsedMicroseconds;
if (hardwareTimestampSource) {
QueryHardwareClockFrequency(&clockFrequency);
}
else { // software source
QueryPerformanceFrequency(&clockFrequency);
}
// Compute socket send path latency.
elapsedMicroseconds = socketTimestamp - appLevelTimestamp;
elapsedMicroseconds *= 1000000;
elapsedMicroseconds /= clockFrequency.QuadPart;
printf("socket send path latency estimation: %lld microseconds\n",
elapsedMicroseconds);
}
else {
printf("failed to retrieve TX timestamp\n");
}
}
Оценка задержки пути получения сокета
Ниже приведен аналогичный пример для пути получения. В примере предполагается, что в системе есть только один сетевой интерфейс карта и что interfaceLuid является LUID этого адаптера.
void QueryHardwareClockFrequency(LARGE_INTEGER* clockFrequency)
{
// Returns the hardware clock frequency. This can be calculated by
// collecting crosstimestamps via CaptureInterfaceHardwareCrossTimestamp
// and forming a linear regression model.
}
void estimate_receive_latency(SOCKET sock,
NET_LUID* interfaceLuid,
BOOLEAN hardwareTimestampSource)
{
DWORD numBytes;
INT error;
CHAR data[512];
CHAR control[WSA_CMSG_SPACE(sizeof(UINT64))] = { 0 };
WSABUF dataBuf;
WSABUF controlBuf;
WSAMSG wsaMsg;
UINT64 socketTimestamp = 0;
ULONG64 appLevelTimestamp;
dataBuf.buf = data;
dataBuf.len = sizeof(data);
controlBuf.buf = control;
controlBuf.len = sizeof(control);
wsaMsg.name = NULL;
wsaMsg.namelen = 0;
wsaMsg.lpBuffers = &dataBuf;
wsaMsg.dwBufferCount = 1;
wsaMsg.Control = controlBuf;
wsaMsg.dwFlags = 0;
// Configure rx timestamp reception.
TIMESTAMPING_CONFIG config = { 0 };
config.flags |= TIMESTAMPING_FLAG_RX;
error =
WSAIoctl(
sock,
SIO_TIMESTAMPING,
&config,
sizeof(config),
NULL,
0,
&numBytes,
NULL,
NULL);
if (error == SOCKET_ERROR) {
printf("WSAIoctl failed %d\n", WSAGetLastError());
return;
}
error =
recvmsg(
sock,
&wsaMsg,
&numBytes,
NULL,
NULL);
if (error == SOCKET_ERROR) {
printf("recvmsg failed %d\n", WSAGetLastError());
return;
}
// Capture app-layer timestamp upon message reception.
if (hardwareTimestampSource) {
INTERFACE_HARDWARE_CROSSTIMESTAMP crossTimestamp = { 0 };
crossTimestamp.Version = INTERFACE_HARDWARE_CROSSTIMESTAMP_VERSION_1;
error = CaptureInterfaceHardwareCrossTimestamp(interfaceLuid, &crossTimestamp);
if (error != NO_ERROR) {
printf("CaptureInterfaceHardwareCrossTimestamp failed %d\n", error);
return;
}
appLevelTimestamp = crossTimestamp.HardwareClockTimestamp;
}
else { // software source
LARGE_INTEGER t1;
QueryPerformanceCounter(&t1);
appLevelTimestamp = t1.QuadPart;
}
printf("received packet\n");
// Look for socket rx timestamp returned via control message.
BOOLEAN retrievedTimestamp = FALSE;
PCMSGHDR cmsg = WSA_CMSG_FIRSTHDR(&wsaMsg);
while (cmsg != NULL) {
if (cmsg->cmsg_level == SOL_SOCKET && cmsg->cmsg_type == SO_TIMESTAMP) {
socketTimestamp = *(PUINT64)WSA_CMSG_DATA(cmsg);
retrievedTimestamp = TRUE;
break;
}
cmsg = WSA_CMSG_NXTHDR(&wsaMsg, cmsg);
}
if (retrievedTimestamp) {
// Compute socket receive path latency.
LARGE_INTEGER clockFrequency;
ULONG64 elapsedMicroseconds;
if (hardwareTimestampSource) {
QueryHardwareClockFrequency(&clockFrequency);
}
else { // software source
QueryPerformanceFrequency(&clockFrequency);
}
// Compute socket send path latency.
elapsedMicroseconds = appLevelTimestamp - socketTimestamp;
elapsedMicroseconds *= 1000000;
elapsedMicroseconds /= clockFrequency.QuadPart;
printf("RX latency estimation: %lld microseconds\n",
elapsedMicroseconds);
}
else {
printf("failed to retrieve RX timestamp\n");
}
}
Ограничение
Одно из ограничений API-интерфейсов меток времени Winsock заключается в том, что вызов SIO_GET_TX_TIMESTAMP всегда является неблокирующей операцией. Даже вызов IOCTL в режиме OVERLAPPED приводит к немедленному возврату WSAEWOULDBLOCK , если в настоящее время нет доступных меток времени передачи. Так как метки времени передачи могут быть недоступны сразу после возврата WSASendMsg , приложение должно опрашивает IOCTL до тех пор, пока не станет доступна метка времени. Метка времени передачи гарантированно будет доступна после успешного вызова WSASendMsg , если буфер меток времени передачи не заполнен.
Обратная связь
Ожидается в ближайшее время: в течение 2024 года мы постепенно откажемся от GitHub Issues как механизма обратной связи для контента и заменим его новой системой обратной связи. Дополнительные сведения см. в разделе https://aka.ms/ContentUserFeedback.
Отправить и просмотреть отзыв по