TCP的特点及粘包处理

TCP通信特点

1. TCP 是流式协议没有消息边界，客户端向服务器端发送一次数据，可能会被服务器端分成多次收到。客户端向服务器端发送多少数据。服务器端可能一次全部收到。

2.保证传输的可靠性，顺序。

3.TCP拥有拥塞控制，所以数据包可能会延后发送。

 

没有消息边界:

可以理解为水在一个水管里的流动，我们不知道哪段数据是一个我们需要的完整数据

 

收发有缓冲区:

比如：当水从一端流到了另一端，我们在收数据的时候，不可能每来一滴水就处理一次，这个缓冲区就相当于有了一个水桶，再接了一定的水之后内核再给数据交到用户空间，这样可以大大提升性能。

 

3.1什么是 TCP 粘包？

TCP 粘包是指发送方发送的若干包数据 到 接收方接收时粘成一包，从接收缓冲区看，后一包数据的头紧接着前一包数据的尾。

3.2 TCP 出现粘包的原因？

发送方：发送方需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包

接收方：接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收

 下图为tcp协议在传输数据的过程：

 

 

 

 

每个 socket 被创建后，都会分配两个缓冲区，输入缓冲区和输出缓冲区。
write()/send() 并不立即向网络中传输数据，而是先将数据写入缓冲区中，再由TCP协议将数据从缓冲区发送到目标机器。一旦将数据写入到缓冲区，函数就可以成功返回，不管它们有没有到达目标机器，也不管它们何时被发送到网络，这些都是TCP协议负责的事情。

 TCP协议独立于 write()/send() 函数，数据有可能刚被写入缓冲区就发送到网络，也可能在缓冲区中不断积压，多次写入的数据被一次性发送到网络，这取决于当时的网络情况、当前线程是否空闲等诸多因素，不由程序员控制。

模拟下产生问题的场景

1、粘包问题

2、不要send完后立即close

 

 

 

服务端在发送数据的时候，因为客户端可能由于网络的原因，没有及时接收到数据，然后连接关闭，导致的问题

 

 

 

 对于任何的可靠的消息发送来讲，一定要有一个消息的确认机制、重试机制（IM（websockt））

 

固定包头+包体协议

 

这种方式也非常常见，原理是通过约定数据流的前几个字节来表示一个完整的数据有多长，从第一个数据到达之后，先通过读取固定的几个字节，解出数据包的长度，然后按这个长度继续取出后面的数据，依次循环。

 

 

 

案例:

 

 

 

 

相关配置：

open_length_check：打开包长检测特性

package_length_type：长度字段的类型，固定包头中用一个4字节或2字节表示包体长度。

package_length_offset：从第几个字节开始是长度，比如包头长度为120字节，第10个字节为长度值，这里填入9（从0开始计数）

package_body_offset：从第几个字节开始计算长度，比如包头为长度为120字节，第10个字节为长度值，包体长度为1000。如果长度包含包头，这里填入0，如果不包含包头，这里填入120

package_max_length：最大允许的包长度。因为在一个请求包完整接收前，需要将所有数据保存在内存中，所以需要做保护。避免内存占用过大。

 

注意：

如果没有按照固定的打包方式去打包数据或者数据包太大都会出现如下错误

 

 

package_length_type 长度值的类型

长度值的类型，接受一个字符参数，与php的pack函数一致。目前swoole支持10种类型：

c：有符号、1字节

C：无符号、1字节

s：有符号、主机字节序、2字节

S：无符号、主机字节序、2字节

n：无符号、网络字节序、2字节 (常用)

N：无符号、网络字节序、4字节 (常用)

l：有符号、主机字节序、4字节（小写L）

L：无符号、主机字节序、4字节（大写L）

v：无符号、小端字节序、2字节

V：无符号、小端字节序、4字节

 

字节序的理解  

计算机硬件有两种储存数据的方式：大端字节序（big endian）和小端字节序（little endian）。

大端字节序：高位字节在前，低位字节在后，这是人类读写数值的方法。

小端字节序：低位字节在前，高位字节在后，即以0x1122形式储存。

 

为什么要有字节序呢？

计算机电路先处理低位字节，效率比较高，因为计算都是从低位开始的。所以，计算机的内部处理都是小端字节序。

 

不过，人类还是习惯读写大端字节序。所以，除了计算机的内部处理，其他的场合几乎都是大端字节序，比如网络传输和文件储存。

 

所以我们要确定通信双方交流的信息单元应该以什么样的顺序进行传送。如果达不成一致的规则，计算机的通信与存储将会无法进行

代码演示：
https://github.com/sea24/swoole-demo