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TCP 粘包拆包

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摘要：粘包問題在這種字節(jié)流協(xié)議上做應(yīng)用層分包是網(wǎng)絡(luò)編程的基本需求。分包指的是在發(fā)生一個(gè)消息或一幀數(shù)據(jù)時(shí)，通過一定的處理，讓接收方能從字節(jié)流中識(shí)別并截取還原出一個(gè)個(gè)消息。

粘包問題

在 TCP 這種字節(jié)流協(xié)議上做應(yīng)用層分包是網(wǎng)絡(luò)編程的基本需求。分包指的是在發(fā)生一個(gè)消息(message)或一幀(frame)數(shù)據(jù)時(shí)，通過一定的處理，讓接收方能從字節(jié)流中識(shí)別并截取(還原)出一個(gè)個(gè)消息。因此，“粘包問題”是個(gè)偽命題

短連接分包

對(duì)于短連接的 TCP 服務(wù)，分包不是一個(gè)問題，只要發(fā)送方主動(dòng)關(guān)閉連接，就表示一個(gè)消息發(fā)送完畢，接收方 read() 返回0，從而知道消息的結(jié)尾

TCP 發(fā)送機(jī)制

為了提高 TCP 的傳輸效率，TCP 有一套自己的發(fā)送機(jī)制

TCP 維持一個(gè)變量，它等于最大報(bào)文段長度 MSS。只要緩存中存放的數(shù)據(jù)達(dá)到 MSS 字節(jié)時(shí)，就組裝成一個(gè) TCP 報(bào)文段發(fā)送出去

由發(fā)送方的應(yīng)用進(jìn)程指明要求發(fā)送報(bào)文段，即 TCP 支持的推送(push)操作

發(fā)送方的一個(gè)計(jì)時(shí)器期限到了，這時(shí)把當(dāng)前已有的緩存數(shù)據(jù)裝入報(bào)文段(但長度不能超過 MSS)發(fā)送出去

長連接分包

對(duì)于長連接的 TCP 服務(wù)，分包有四種方法

消息長度固定

使用特殊的字符或字符串作為消息的邊界，例如 HTTP 協(xié)議的 headers 以“rn”為字段的分隔符

在每條消息的頭部加一個(gè)長度字段，這恐怕是最常見的做法

利用消息本身的格式來分包，例如 XML 格式的消息中 ... 的配對(duì)，或者 JSON 格式中的 { ... } 的配對(duì)。解析這種消息格式通常會(huì)用到狀態(tài)機(jī)(state machine)

復(fù)雜的分包

假如消息格式非常簡單，“消息”本身是一個(gè)字符串，每條消息有一個(gè)4字節(jié)的頭部，以網(wǎng)絡(luò)序存放字符串的長度。消息直接沒有間隙，字符串也不要求以 "0" 結(jié)尾

發(fā)送兩條消息“hello”和“smartboy”，打包后的字節(jié)流共有21字節(jié)

0x00, 0x00, 0x00, 0x05, "h", "e", "l", "l", "o",
0x00, 0x00, 0x00, 0x08, "s", "m", "a", "r", "t", "b", "o", "y"

假設(shè)數(shù)據(jù)最終都全部到達(dá)，數(shù)據(jù)解析邏輯至少能正確處理以下各種數(shù)據(jù)到達(dá)的次序

一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)到達(dá)

數(shù)據(jù)分兩次到達(dá)，第一次收到2個(gè)字節(jié)，不足消息的長度字段

數(shù)據(jù)分兩次到達(dá)，第一次收到4個(gè)字節(jié)，剛好夠長度字段，但是沒有 body

數(shù)據(jù)分兩次到達(dá)，第一次收到8個(gè)字節(jié)，長度完整，但 body 不完整

數(shù)據(jù)分兩次到達(dá)，第一次收到9個(gè)字節(jié)，長度完整，但 body 也完整

數(shù)據(jù)分兩次到達(dá)，第一次收到10個(gè)字節(jié)，第一條消息的長度完整、body 也完整，第二條消息長度不完整

請(qǐng)自行移動(dòng)和增加分割點(diǎn)，一共有超過 100 萬種可能(221-1)

數(shù)據(jù)一次就全部到達(dá)

《TCP粘包拆包》 原文鏈接：https://blog.maplemark.cn/2019/04/tcp粘包拆包.html?utm=sf

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