Linux网络编程之Socket（五）：Tcp流协议产生的粘包问题和解决方案 - Meditation - 博客频道

我们在前面曾经说过，发送端可以是一K一K地发送数据，而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据，当然也有可能一次提走3K或6K数据，或者一次只提走几个字节的数据，也就是说，应用程序所看到的数据是一个整体，或说是一个流（stream），一条消息有多少字节对应用程序是不可见的，因此TCP协议是面向流的协议，这也是容易出现粘包问题的原因。而UDP是面向消息的协议，每个UDP段都是一条消息，应用程序必须以消息为单位提取数据，不能一次提取任意字节的数据，这一点和TCP是很不同的。怎样定义消息呢？可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息，需要明白的是当对方send一条信息的时候，无论底层怎样分段分片，TCP协议层会把构成整条消息的数据包排序完成后才呈现在内核缓冲区，所谓粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。此外，发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的，TCP为提高传输效率，发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一个TCP段。若连续几次需要send的数据都很少，通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一个TCP段后一次发送出去，这样接收方就收到了粘包数据。

一、粘包问题可以用下图来表示：

假设主机A send了两条消息M1和M2各10k给主机B，由于主机B一次接收的字节数是不确定的，接收方收到数据的情况可能是：

• 一次性收到20k 数据
• 分两次收到，第一次5k，第二次15k
• 分两次收到，第一次15k，第二次5k
• 分两次收到，第一次10k，第二次10k
• 分三次收到，第一次6k，第二次8k，第三次6k
• 其他任何可能

二、粘包问题的解决方案

本质上是要在应用层维护消息与消息的边界（下文的“包”可以认为是“消息”）
1、定长包
2、包尾加\r\n（ftp）
3、包头加上包体长度

4、更复杂的应用层协议

对于条目2，缺点是如果消息本身含有\r\n字符，则也分不清消息的边界。

对于条目1，即我们需要发送和接收定长包。因为TCP协议是面向流的，read和write调用的返回值往往小于参数指定的字节数。对于read调用（套接字标志为阻塞），如果接收缓冲区中有20字节，请求读100个字节，就会返回20。对于write调用，如果请求写100个字节，而发送缓冲区中只有20个字节的空闲位置，那么write会阻塞，直到把100个字节全部交给发送缓冲区才返回。为避免这些情况干扰主程序的逻辑，确保读写我们所请求的字节数，我们实现了两个包装函数readn和writen，如下所示。

C++ Code

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54

  

ssize_t readn(

int

fd,

void

*buf, size_t count)

{

size_t nleft = count;

ssize_t nread;

char

*bufp = (

char

*)buf;

while (nleft > 0)
{

if ((nread = read(fd, bufp, nleft)) < 0)
{

if (errno == EINTR)
continue;
return -1;
}

else if (nread == 0) //对方关闭或者已经读到eof
            return count - nleft;

bufp += nread;
nleft -= nread;
}

return count;
}

ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count)
{
size_t nleft = count;
ssize_t nwritten;
char *bufp = (char *)buf;

while (nleft > 0)
{

if ((nwritten = write(fd, bufp, nleft)) < 0)
{

if (errno == EINTR)
continue;
return -1;
}

else if (nwritten == 0)
continue;

bufp += nwritten;
nleft -= nwritten;
}

return count;

}

需要注意的是一旦在我们的客户端/服务器程序中使用了这两个函数，则每次读取和写入的大小应该是一致的，比如设置为1024个字节，但定长包的问题在于不能根据实际情况读取数据，可能会造成网络阻塞，比如现在我们只是敲入了几个字符，却还是得发送1024个字节，造成极大的空间浪费。

此时条目3是比较好的解决办法，其实也可以算是自定义的一种简单应用层协议。比如我们可以自定义一个包体结构

struct packet {
int len;
char buf[1024];
};

先接收固定的4个字节，从中得知实际数据的长度n，再调用readn 读取n个字符，这样数据包之间有了界定，且不用发送定长包浪费网络资源，是比较好的解决方案。服务器端在前面的fork程序的基础上把do_service函数更改如下：

C++ Code

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

   void

do_service(

int

conn)

{

struct

packet recvbuf;

int

n;

while

(

1

)

{

memset(&recvbuf,

0

,

sizeof

(recvbuf));

int

ret = readn(conn, &recvbuf.len,

4

);

if

(ret == -

1

)

ERR_EXIT(

"read error"

);

elseif

(ret <

4

)

//客户端关闭

{

printf(

"client close\n"

);

break

;

}

n = ntohl(recvbuf.len);
ret = readn(conn, recvbuf.buf, n);
if (ret == -1)
ERR_EXIT("read error");
if (ret < n)   //客户端关闭
        {
printf("client close\n");
break;
}

fputs(recvbuf.buf, stdout);
writen(conn, &recvbuf, 4 + n);
}
}

客户端程序的修改与上类似，不再赘述。

对于条目4，举例如 如TLV 编解码格式

struct TLV
{
    uint8_t tag;
    uint16_t len;
    char value[0];
}__attribute__((packed));

注意value分配的是0大小，最后一个成员为可变长的数组（c99中的柔性数组），对于TLV（Type-Length-Value）形式的结构，或者其他需要变长

度的结构体，用这种方式定义最好。使用起来非常方便，创建时，malloc一段结构体大小加上可变长数据长度的空间给它，可变长部分可按数组的方式

访问，释放时，直接把整个结构体free掉就可以了。__attribute__(packed)用来强制不对struct TLV进行4字节对齐，目的是为了获取真实的TLV的

空间使用情况。

C++ Code

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

  

int main(void)
{
char *szMsg = "aaaaaaaaa";
cout << sizeof(TLV) << endl; //the size of TLV
    uint16_t len = strlen(szMsg) + 1;
struct TLV *pTLV;
pTLV = (struct TLV *)malloc(sizeof(struct TLV) + sizeof(char) * len);
pTLV->tag = 0x2;
pTLV->len = len;
memcpy(pTLV->value, szMsg, len);
cout << pTLV->value << endl;
free(pTLV);
pTLV = NULL;
return 0;
}

TCP粘包问题 转自CSDN相关推荐

  1. TCP粘包问题分析和解决（全）

    TCP通信粘包问题分析和解决(全) 在socket网络程序中,TCP和UDP分别是面向连接和非面向连接的.因此TCP的socket编程,收发两端(客户端和服务器端)都要有成对的socket,因此,发送 ...

  2. Socket编程实践(5) --TCP粘包问题与解决

    TCP粘包问题 由于TCP协议是基于字节流且无边界的传输协议, 因此很有可能产生粘包问题, 问题描述如下 对于Host A 发送的M1与M2两个各10K的数据块, Host B 接收数据的方式不确定, ...

  3. 【Netty入门】TCP 粘包/拆包问题产生原因

    TCP粘包/分包问题的由来 因为TCP是以流的方式来处理数据,一个完整的包可能会被TCP拆分成多个包进行发送,也可能把小的封装成一个大的数据包发送. 这样说可能比较抽象,下面举例来说明TCP拆包/粘包 ...

  4. 20-Netty TCP 粘包和拆包及解决方案

    TCP粘包和拆包的基本介绍 TCP是面向连接的, 面向流的, 提供可靠性服务, 收发两端(客户端和服务器端) 都有一一成对的Socket,因此发送端为了将多个发给接收端的包, 更有效的发给对方, 使用 ...

  5. QT tcp粘包问题

    QT tcp粘包问题 2016年12月27日 23:50:06 月下独奏 阅读数 1282更多 分类专栏: QT 版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文 ...

  6. 【Netty】入门Netty官方例子解析（三）处理一个基于流的传输 TCP粘包和拆包问题分析和解决

    关于 Socket Buffer的一个小警告 基于流的传输比如 TCP/IP, 接收到数据是存在 socket 接收的 buffer 中.不幸的是,基于流的传输并不是一个数据包队列,而是一个字节队列. ...

  7. Socket编程（4）TCP粘包问题及解决方案

    ① TCP是个流协议,它存在粘包问题 TCP是一个基于字节流的传输服务,"流"意味着TCP所传输的数据是没有边界的.这不同于UDP提供基于消息的传输服务,其传输的数据是有边界的.T ...

  8. tcp协议缓冲区溢出_关于TCP 粘包拆包，你了解吗？

    一.什么是粘包拆包? 粘包拆包是TCP协议传输中一种现象概念.TCP是传输层协议,他传输的是"流"式数据,TCP并不知道传输是哪种业务数据,或者说,并不关心.它只是根据缓冲区状况将 ...

  9. 《精通并发与Netty》学习笔记（13 - 解决TCP粘包拆包（一）概念及实例演示）

    一.粘包/拆包概念 TCP是一个"流"协议,所谓流,就是没有界限的一长串二进制数据.TCP作为传输层协议并不不了解上层业务数据的具体含义,它会根据TCP缓冲区的实际情况进行数据包的 ...

最新文章

  1. 回顾 | 2018年十大AI新闻 中国继续占据主导优势
  2. 创建ssh 服务的镜像
  3. 兼容IE各版本的纯CSS二级下拉菜单
  4. 爱尔兰圣三一学院计算机全球排名,QS世界大学学科排名，爱尔兰圣三一学院20个学科进世界百强...
  5. Docker技术入门与实战 第二版-学习笔记-2-镜像构建
  6. wget在线扒站网站程序源码
  7. Ovito中多晶材料晶粒分析方法介绍
  8. 使用JavaVisualVM远程监控JVM虚拟机
  9. 机器学习面试必知：学生t分布的神奇之处
  10. 均线策略python代码_「Python笔记」利用Python以及Tushare实现简单的均线策略
  11. Unity的AB包系统使用概论
  12. python安装cv2模块的方法_Python opencv模块cv2安装和部分函数使用
  13. python制作英语字典_Python爬虫之自制英汉字典
  14. 有关防火墙的调研总结
  15. div内元素不在一行的问题解决方法
  16. 推荐！最新机器学习、深度学习绘图模板.ppt
  17. 今天是值得纪念的一天！
  18. 微信小程序系列（6）如何用微信小程序写一个论坛？贴心代码详解（四）搜索页
  19. DropWizard的AOP扩展点最佳实践
  20. R语言检验多重共线性 vif

热门文章

  1. 实施ITIL十个需要知道的事情
  2. 【朱-刘算法】【最小树形图】hdu6141 I am your Father!
  3. 解读《电力发展“十三五”规划》
  4. wordpress文章发布接口开发
  5. Measurements 和 Units，第三部分
  6. 《Oracle从入门到精通》读书笔记第八章 管理表空间和数据文件之二
  7. 2.1 . df 命令和du命令
  8. Spring Cloud--Honghu Cloud分布式微服务云系统—System系统管理
  9. [Contest20180316]Mythological IV
  10. Apache Ignite剖析