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Socket编程:粘包问题

2013-09-08 06:36 工业·编程 ⁄ 共 2476字 ⁄ 字号 暂无评论

这两天看csdn有一些关于socket粘包,socket缓冲区设置的问题,发现自己不是很清楚,所以查资料了解记录一下:

一 两个简单概念

1.长连接

    Client方与Server方先建立通讯连接,连接建立后不断开, 然后再进行报文发送和接收。

2.短连接

    Client方与Server每进行一次报文收发交易时才进行通讯连接,交易完毕后立即断开连接。此种方式常用于一点对多点
通讯,比如多个Client连接一个Server.

二 什么时候需要考虑粘包问题?

1:如果利用tcp每次发送数据,就与对方建立连接,然后双方发送完一段数据后,就关闭连接,这样就不会出现粘包问题(因为只有一种包结构,类似于http协议)。关闭连接主要要双方都发送close连接(参考tcp关闭协议)。如:A需要发送一段字符串给B,那么A与B建立连接,然后发送双方都默认好的协议字符如"hello give me sth abour yourself",然后B收到报文后,就将缓冲区数据接收,然后关闭连接,这样粘包问题不用考虑到,因为大家都知道是发送一段字符。
2:如果发送数据无结构,如文件传输,这样发送方只管发送,接收方只管接收存储就ok,也不用考虑粘包
3:如果双方建立连接,需要在连接后一段时间内发送不同结构数据,如连接后,有好几种结构:
1)"hello give me sth abour yourself"
2)"Don't give me sth abour yourself"
   那这样的话,如果发送方连续发送这个两个包出去,接收方一次接收可能会是"hello give me sth abour yourselfDon't give me sth abour yourself" 这样接收方就傻了,到底是要干嘛?不知道,因为协议没有规定这么诡异的字符串,所以要处理把它分包,怎么分也需要双方组织一个比较好的包结构,所以一般可能会在头加一个数据长度之类的包,以确保接收。

三 粘包出现原因

在流传输中出现,UDP不会出现粘包,因为它有消息边界(参考Windows 网络编程)
1 发送端需要等缓冲区满才发送出去,造成粘包
2 接收方不及时接收缓冲区的包,造成多个包接收

解决办法:
为了避免粘包现象,可采取以下几种措施。一是对于发送方引起的粘包现象,用户可通过编程设置来避免,TCP提供了强制数据立即传送的操作指令push,TCP软件收到该操作指令后,就立即将本段数据发送出去,而不必等待发送缓冲区满;二是对于接收方引起的粘包,则可通过优化程序设计、精简接收进程工作量、提高接收进程优先级等措施,使其及时接收数据,从而尽量避免出现粘包现象;三是由接收方控制,将一包数据按结构字段,人为控制分多次接收,然后合并,通过这种手段来避免粘包。

以上提到的三种措施,都有其不足之处。第一种编程设置方法虽然可以避免发送方引起的粘包,但它关闭了优化算法,降低了网络发送效率,影响应用程序的性能,一般不建议使用。第二种方法只能减少出现粘包的可能性,但并不能完全避免粘包,当发送频率较高时,或由于网络突发可能使某个时间段数据包到达接收方较快,接收方还是有可能来不及接收,从而导致粘包。第三种方法虽然避免了粘包,但应用程序的效率较低,对实时应用的场合不适合。

相关文章截取:

一个包没有固定长度,以太网限制在46-1500字节,1500就是以太网的MTU,超过这个量,TCP会为IP数据报设置偏移量进行分片传输,现在一般可允许应用层设置8k(NTFS系)的缓冲区,8k的数据由底层分片,而应用看来只是一次发送。windows的缓冲区经验值是4k,Socket本身分为两种,流(TCP)和数据报(UDP),你的问题针对这两种不同使用而结论不一

样。甚至还和你是用阻塞、还是非阻塞Socket来编程有关。

1、通信长度,这个是你自己决定的,没有系统强迫你要发多大的包,实际应该根据需求和网络状况来决定。对于TCP,这个长度可以大点,但要知道,Socket内部默认的收发缓冲区大小大概是8K,你可以用SetSockOpt来改变。但对于UDP,就不要太大,一般在1024至10K。注意一点,你无论发多大的包,IP层和链路层都会把你的包进行分片发送,一般局域网就是1500左右,广域网就只有几十字节。分片后的包将经过不同的路由到达接收方,对于UDP而言,要是其中一个分片丢失,那么接收方的IP层将把整个发送包丢弃,这就形成丢包。显然,要是一个UDP发包佷大,它被分片后,链路层丢失分片的几率就佷大,你这个UDP包,就佷容易丢失,但是太小又影响效率。最好可以配置这个值,以根据不同的环境来调整到最佳状态。

send()函数返回了实际发送的长度,在网络不断的情况下,它绝不会返回(发送失败的)错误,最多就是返回0。对于TCP你可以字节写一个循环发送。当send函数返回SOCKET_ERROR时,才标志着有错误。但对于UDP,你不要写循环发送,否则将给你的接收带来极大的麻烦。所以UDP需要用SetSockOpt来改变Socket内部Buffer的大小,以能容纳你的发包。明确一点,TCP作为流,发包是不会整包到达的,而是源源不断的到,那接收方就必须组包。而UDP作为消息或数据报,它一定是整包到达接收方。

2、关于接收,一般的发包都有包边界,首要的就是你这个包的长度要让接收方知道,于是就有个包头信息,对于TCP,接收方先收这个包头信息,然后再收包数据。一次收齐整个包也可以,可要对结果是否收齐进行验证。这也就完成了组包过程。UDP,那你只能整包接收了。要是你提供的接收Buffer过小,TCP将返回实际接收的长度,余下的还可以收,而UDP不同的是,余下的数据被丢弃并返回WSAEMSGSIZE错误。注意TCP,要是你提供的Buffer佷大,那么可能收到的就是多个发包,你必须分离它们,还有就是当Buffer太小,而一次收不完Socket内部的数据,那么Socket接收事件(OnReceive),可能不会再触发,使用事件方式进行接收时,密切注意这点。这些特性就是体现了流和数据包的区别。

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