设为首页 - 加入收藏 巴彦淖尔网 (http://www.0478zz.com)- 国内知名站长资讯网站,提供最新最全的站长资讯,创业经验,网站建设等!
热搜: 2018 解析 4800 成功
当前位置: 首页 > 运营中心 > 网站设计 > 教程 > 正文

TCP 粘包和半包 介绍及解决(上)

发布时间:2019-10-25 18:48 所属栏目:[教程] 来源:健健壮
导读:在网络传输中,粘包和半包应该是最常出现的问题,作为 Java 中最常使用的 NIO 网络框架 Netty,它又是如何解决的呢?今天就让我们来看看。 定义 TCP 传输中,客户端发送数据,实际是把数据写入到了 TCP 的缓存中,粘包和半包也就会在此时产生。 客户端给服

在网络传输中,粘包和半包应该是最常出现的问题,作为 Java 中最常使用的 NIO 网络框架 Netty,它又是如何解决的呢?今天就让我们来看看。

TCP 粘包和半包 介绍及解决(上)

定义

TCP 传输中,客户端发送数据,实际是把数据写入到了 TCP 的缓存中,粘包和半包也就会在此时产生。

客户端给服务端发送了两条消息ABC和DEF,服务端这边的接收会有多少种情况呢?有可能是一次性收到了所有的消息ABCDEF,有可能是收到了三条消息AB、CD、EF。

上面所说的一次性收到了所有的消息ABCDEF,类似于粘包。如果客户端发送的包的大小比 TCP 的缓存容量小,并且 TCP 缓存可以存放多个包,那么客户端和服务端的一次通信就可能传递了多个包,这时候服务端从 TCP 缓存就可能一下读取了多个包,这种现象就叫粘包。

上面说的后面那种收到了三条消息AB、CD、EF,类似于半包。如果客户端发送的包的大小比 TCP 的缓存容量大,那么这个数据包就会被分成多个包,通过 Socket 多次发送到服务端,服务端第一次从接受缓存里面获取的数据,实际是整个包的一部分,这时候就产生了半包(半包不是说只收到了全包的一半,是说收到了全包的一部分)。

产生原因

其实从上面的定义,我们就可以大概知道产生的原因了。

粘包的主要原因:

  • 发送方每次写入数据 < 套接字(Socket)缓冲区大小
  • 接收方读取套接字(Socket)缓冲区数据不够及时

半包的主要原因:

  • 发送方每次写入数据 > 套接字(Socket)缓冲区大小
  • 发送的数据大于协议的 MTU (Maximum Transmission Unit,最大传输单元),因此必须拆包

其实我们可以换个角度看待问题:

  • 从收发的角度看,便是一个发送可能被多次接收,多个发送可能被一次接收。
  • 从传输的角度看,便是一个发送可能占用多个传输包,多个发送可能共用一个传输包。

根本原因,其实是

TCP 是流式协议,消息无边界。

(PS : UDP 虽然也可以一次传输多个包或者多次传输一个包,但每个消息都是有边界的,因此不会有粘包和半包问题。)

解决方法

就像上面说的,UDP 之所以不会产生粘包和半包问题,主要是因为消息有边界,因此,我们也可以采取类似的思路。

1. 改成短连接

将 TCP 连接改成短连接,一个请求一个短连接。这样的话,建立连接到释放连接之间的消息即为传输的信息,消息也就产生了边界。

这样的方法就是十分简单,不需要在我们的应用中做过多修改。但缺点也就很明显了,效率低下,TCP 连接和断开都会涉及三次握手以及四次握手,每个消息都会涉及这些过程,十分浪费性能。

因此,并不推介这种方式。

2. 封装成帧

封装成帧(Framing),也就是原本发送消息的单位是缓冲大小,现在换成了帧,这样我们就可以自定义边界了。一般有4种方式:

3. 固定长度

这种方式下,消息边界也就是固定长度即可。

优点就是实现很简单,缺点就是空间有极大的浪费,如果传递的消息中大部分都比较短,这样就会有很多空间是浪费的。

因此,这种方式一般也是不推介的。

4. 分隔符

这种方式下,消息边界也就是分隔符本身。

优点是空间不再浪费,实现也比较简单。缺点是当内容本身出现分割符时需要转义,所以无论是发送还是接受,都需要进行整个内容的扫描。

因此,这种方式效率也不是很高,但可以尝试使用。

5. 专门的 length 字段

这种方式,就有点类似 Http 请求中的 Content-Length,有一个专门的字段存储消息的长度。作为服务端,接受消息时,先解析固定长度的字段(length字段)获取消息总长度,然后读取后续内容。

优点是精确定位用户数据,内容也不用转义。缺点是长度理论上有限制,需要提前限制可能的最大长度从而定义长度占用字节数。

因此,十分推介用这种方式。

6. 其他方式

其他方式就各不相同了,比如 JSON 可以看成是使用{}是否成对。这些优缺点就需要大家在各自的场景中进行衡量了。

Netty 中的实现

Netty 支持上文所讲的封装成帧(Framing)中的前三种方式,简单介绍下:

TCP 粘包和半包 介绍及解决

【免责声明】本站内容转载自互联网,其相关言论仅代表作者个人观点绝非权威,不代表本站立场。如您发现内容存在版权问题,请提交相关链接至邮箱:bqsm@foxmail.com,我们将及时予以处理。

网友评论
推荐文章