socket的半包，粘包與分包的問題

你的財神爺發表於2018-04-01
首先看兩個概念： 
短連線： 
連線->傳輸資料->關閉連線 
   HTTP是無狀態的，瀏覽器和伺服器每進行一次HTTP操作，就建立一次連線，但任務結束就中斷連線。 
   也可以這樣說：短連線是指SOCKET連線後傳送後接收完資料後馬上斷開連線。 

長連線： 
連線->傳輸資料->保持連線 -> 傳輸資料-> 。。。 ->關閉連線。 
長連線指建立SOCKET連線後不管是否使用都保持連線，但安全性較差。 

之所以出現粘包和半包現象,是因為TCP當中,只有流的概念,沒有包的概念. 

半包 
指接受方沒有接受到一個完整的包，只接受了部分，這種情況主要是由於TCP為提高傳輸效率，將一個包分配的足夠大，導致接受方並不能一次接受完。（在長連線和短連線中都會出現）。 

粘包與分包 
指傳送方傳送的若干包資料到接收方接收時粘成一包，從接收緩衝區看，後一包資料的頭緊接著前一包資料的尾。出現粘包現象的原因是多方面的，它既可能由傳送方造成，也可能由接收方造成。傳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，傳送方往往要收集到足夠多的資料後才傳送一包資料。若連續幾次傳送的資料都很少，通常TCP會根據優化演算法把這些資料合成一包後一次傳送出去，這樣接收方就收到了粘包資料。接收方引起的粘包是由於接收方使用者程式不及時接收資料，從而導致粘包現象。這是因為接收方先把收到的資料放在系統接收緩衝區，使用者程式從該緩衝區取資料，若下一包資料到達時前一包資料尚未被使用者程式取走，則下一包資料放到系統接收緩衝區時就接到前一包資料之後，而使用者程式根據預先設定的緩衝區大小從系統接收緩衝區取資料，這樣就一次取到了多包資料。分包是指在出現粘包的時候我們的接收方要進行分包處理。（在長連線中都會出現） 

什麼時候需要考慮半包的情況? 
從備註中我們瞭解到Socket內部預設的收發緩衝區大小大概是8K，但是我們在實際中往往需要考慮效率問題，重新配置了這個值，來達到系統的最佳狀態。 
一個實際中的例子：用mina作為伺服器端，使用的快取大小為10k，這裡使用的是短連線，所有不用考慮粘包的問題。 
問題描述：在併發量比較大的情況下，就會出現一次接受並不能完整的獲取所有的資料。 
處理方式： 
1.通過包頭+包長+包體的協議形式，當伺服器端獲取到指定的包長時才說明獲取完整。 
2.指定包的結束標識，這樣當我們獲取到指定的標識時，說明包獲取完整。 


什麼時候需要考慮粘包的情況? 
1.當時短連線的情況下，不用考慮粘包的情況 
2.如果傳送資料無結構，如檔案傳輸，這樣傳送方只管傳送，接收方只管接收儲存就ok，也不用考慮粘包 
3.如果雙方建立連線，需要在連線後一段時間內傳送不同結構資料 
處理方式： 
接收方建立一預處理執行緒，對接收到的資料包進行預處理，將粘連的包分開 
注：粘包情況有兩種，一種是粘在一起的包都是完整的資料包，另一種情況是粘在一起的包有不完整的包 

備註: 
一個包沒有固定長度，乙太網限制在46－1500位元組，1500就是乙太網的MTU，超過這個量，TCP會為IP資料包設定偏移量進行分片傳輸，現在一般可允許應用層設定8k（NTFS系）的緩衝區，8k的資料由底層分片，而應用看來只是一次傳送。windows的緩衝區經驗值是4k,Socket本身分為兩種，流(TCP)和資料包(UDP)，你的問題針對這兩種不同使用而結論不一樣。甚至還和你是用阻塞、還是非阻塞Socket來程式設計有關。 
1、通訊長度，這個是你自己決定的，沒有系統強迫你要發多大的包，實際應該根據需求和網路狀況來決定。對於TCP，這個長度可以大點，但要知道，Socket內部預設的收發緩衝區大小大概是8K，你可以用SetSockOpt來改變。但對於UDP，就不要太大，一般在1024至10K。注意一點，你無論發多大的包，IP層和鏈路層都會把你的包進行分片傳送，一般區域網就是1500左右，廣域網就只有幾十位元組。分片後的包將經過不同的路由到達接收方，對於UDP而言，要是其中一個分片丟失，那麼接收方的IP層將把整個傳送包丟棄，這就形成丟包。顯然，要是一個UDP發包佷大，它被分片後，鏈路層丟失分片的機率就佷大，你這個UDP包，就佷容易丟失，但是太小又影響效率。最好可以配置這個值，以根據不同的環境來調整到最佳狀態。 
send()函式返回了實際傳送的長度，在網路不斷的情況下，它絕不會返回(傳送失敗的)錯誤，最多就是返回0。對於TCP你可以位元組寫一個迴圈傳送。當send函式返回SOCKET_ERROR時，才標誌著有錯誤。但對於UDP，你不要寫迴圈傳送，否則將給你的接收帶來極大的麻煩。所以UDP需要用SetSockOpt來改變Socket內部Buffer的大小，以能容納你的發包。明確一點，TCP作為流，發包是不會整包到達的，而是源源不斷的到，那接收方就必須組包。而UDP作為訊息或資料包，它一定是整包到達接收方。 
2、關於接收，一般的發包都有包邊界，首要的就是你這個包的長度要讓接收方知道，於是就有個包頭資訊，對於TCP，接收方先收這個包頭資訊，然後再收包資料。一次收齊整個包也可以，可要對結果是否收齊進行驗證。這也就完成了組包過程。UDP，那你只能整包接收了。要是你提供的接收Buffer過小，TCP將返回實際接收的長度，餘下的還可以收，而UDP不同的是，餘下的資料被丟棄並返回WSAEMSGSIZE錯誤。注意TCP，要是你提供的Buffer佷大，那麼可能收到的就是多個發包，你必須分離它們，還有就是當Buffer太小，而一次收不完Socket內部的資料，那麼Socket接收事件(OnReceive)，可能不會再觸發，使用事件方式進行接收時，密切注意這點。這些特性就是體現了流和資料包的區別。 

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