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tcp的粘包問題

rom 協議 現象 sock soc 傳輸 port blank clas

前情提要:

  只有TCP有粘包現象,UDP永遠不會粘包

 

 知識儲備:

        socket收發消息的原理

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發送端可以是一K一K地發送數據,而接收端的應用程序可以兩K兩K地提走數據,當然也有可能一次提走3K或6K數據,或者一次只提走幾個字節的數據,也就是說,應用程序所看到的數據是一個整體,或說是一個流(stream),一條消息有多少字節對應用程序是不可見的,因此TCP協議是面向流的協議,這也是容易出現粘包問題的原因。而UDP是面向消息的協議,每個UDP段都是一條消息,應用程序必須以消息為單位提取數據,不能一次提取任意字節的數據,這一點和TCP是很不同的。怎樣定義消息呢?可以認為對方一次性write/send的數據為一個消息,需要明白的是當對方send一條信息的時候,無論底層怎樣分段分片,TCP協議層會把構成整條消息的數據段排序完成後才呈現在內核緩沖區。

例如基於tcp的套接字客戶端往服務端上傳文件,發送時文件內容是按照一段一段的字節流發送的,在接收方看了,根本不知道該文件的字節流從何處開始,在何處結束

所謂粘包問題主要還是因為接收方不知道消息之間的界限,不知道一次性提取多少字節的數據所造成的。

此外,發送方引起的粘包是由TCP協議本身造成的,TCP為提高傳輸效率,發送方往往要收集到足夠多的數據後才發送一個TCP段。若連續幾次需要send的數據都很少,通常TCP會根據優化算法把這些數據合成一個TCP段後一次發送出去,這樣接收方就收到了粘包數據。

  1. TCP(transport control protocol,傳輸控制協議)是面向連接的,面向流的,提供高可靠性服務。收發兩端(客戶端和服務器端)都要有一一成對的socket,因此,發送端為了將多個發往接收端的包,更有效的發到對方,使用了優化方法(Nagle算法),將多次間隔較小且數據量小的數據,合並成一個大的數據塊,然後進行封包。這樣,接收端,就難於分辨出來了,必須提供科學的拆包機制。 即面向流的通信是無消息保護邊界的。
  2. UDP(user datagram protocol,用戶數據報協議)是無連接的,面向消息的,提供高效率服務。不會使用塊的合並優化算法,, 由於UDP支持的是一對多的模式,所以接收端的skbuff(套接字緩沖區)采用了鏈式結構來記錄每一個到達的UDP包,在每個UDP包中就有了消息頭(消息來源地址,端口等信息),這樣,對於接收端來說,就容易進行區分處理了。 即面向消息的通信是有消息保護邊界的。
  3. tcp是基於數據流的,於是收發的消息不能為空,這就需要在客戶端和服務端都添加空消息的處理機制,防止程序卡住,而udp是基於數據報的,即便是你輸入的是空內容(直接回車),那也不是空消息,udp協議會幫你封裝上消息頭,實驗略

udp的recvfrom是阻塞的,一個recvfrom(x)必須對唯一一個sendinto(y),收完了x個字節的數據就算完成,若是y>x數據就丟失,這意味著udp根本不會粘包,但是會丟數據,不可靠

tcp的協議數據不會丟,沒有收完包,下次接收,會繼續上次繼續接收,己端總是在收到ack時才會清除緩沖區內容。數據是可靠的,但是會粘包。

tcp的粘包問題