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  • 粘包

    发送端可以是一K一K地发送数据，而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据，当然也有可能一次提走3K或6K数据，或者一次只提走几个字节的数据，也就是说，应用程序所看到的数据是一个整体，或说是一个流（stream），一条消息有多少字节对应用程序是不可见的，因此TCP协议是面向流的协议，这也是容易出现粘包问题的原因。而UDP是面向消息的协议，每个UDP段都是一条消息，应用程序必须以消息为单位提取数据，不能一次提取任意字节的数据，这一点和TCP是很不同的。怎样定义消息呢？可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息，需要明白的是当对方send一条信息的时候，无论底层怎样分段分片，TCP协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。

    例如基于tcp的套接字客户端往服务端上传文件，发送时文件内容是按照一段一段的字节流发送的，在接收方看了，根本不知道该文件的字节流从何处开始，在何处结束

    所谓粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。

    此外，发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的，TCP为提高传输效率，发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一个TCP段。若连续几次需要send的数据都很少，通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一个TCP段后一次发送出去，这样接收方就收到了粘包数据。

    1. TCP（transport control protocol，传输控制协议）是面向连接的，面向流的，提供高可靠性服务。收发两端（客户端和服务器端）都要有一一成对的socket，因此，发送端为了将多个发往接收端的包，更有效的发到对方，使用了优化方法（Nagle算法），将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。这样，接收端，就难于分辨出来了，必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
    2. UDP（user datagram protocol，用户数据报协议）是无连接的，面向消息的，提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法，, 由于UDP支持的是一对多的模式，所以接收端的skbuff(套接字缓冲区）采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包，在每个UDP包中就有了消息头（消息来源地址，端口等信息），这样，对于接收端来说，就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
    3. tcp是基于数据流的，于是收发的消息不能为空，这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制，防止程序卡住，而udp是基于数据报的，即便是你输入的是空内容（直接回车），那也不是空消息，udp协议会帮你封装上消息头，实验略

    udp的recvfrom是阻塞的，一个recvfrom(x)必须对唯一一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失，这意味着udp根本不会粘包，但是会丢数据，不可靠

    tcp的协议数据不会丢，没有收完包，下次接收，会继续上次继续接收，己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的，但是会粘包。

    两种情况下会发生粘包。

    发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包（发送数据时间间隔很短，数据了很小，会合到一起，产生粘包）

    接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收（客户端发送了一段数据，服务端只收了一小部分，服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据，产生粘包） 

    拆包的发生情况

    当发送端缓冲区的长度大于网卡的MTU时，tcp会将这次发送的数据拆成几个数据包发送出去。

    补充问题一：为何tcp是可靠传输，udp是不可靠传输

    基于tcp的数据传输请参考我的另一篇文章http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html，tcp在数据传输时，发送端先把数据发送到自己的缓存中，然后协议控制将缓存中的数据发往对端，对端返回一个ack=1，发送端则清理缓存中的数据，对端返回ack=0，则重新发送数据，所以tcp是可靠的

    而udp发送数据，对端是不会返回确认信息的，因此不可靠

    补充问题二：send(字节流)和recv(1024)及sendall

    recv里指定的1024意思是从缓存里一次拿出1024个字节的数据

    send的字节流是先放入己端缓存，然后由协议控制将缓存内容发往对端，如果待发送的字节流大小大于缓存剩余空间，那么数据丢失，用sendall就会循环调用send，数据不会丢失

    解决粘包的处理方法

    问题的根源在于，接收端不知道发送端将要传送的字节流的长度，所以解决粘包的方法就是围绕，如何让发送端在发送数据前，把自己将要发送的字节流总大小让接收端知晓，然后接收端来一个死循环接收完所有数据

     1 import socket,subprocess
 2 ip_port=('127.0.0.1',8080)
 3 s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.socket.SOCK_STREAM)
 4 s.setsockoopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
 5 s.bind(ip_port)
 6 s.listen(5)
 7 while True:
 8     conn,addr = s.accept()
 9     print('客户端',addr)
10     while True:
11         msg = conn.recv(1024)
12         if not msg:break
13         res = subprocess.Popen(msg.decode('utf-8'),shell=True,stdin=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE)
14         err = res.stderr.read()
15         if err:
16             ret = err
17         else:
18             ret = res.stdout.read()
19         data_length = len(ret)
20         conn.send(str(data_length).encode('utf-8'))
21         if data == 'recv_ready':
22             conn.sendall(ret)
23     conn.close()
    服务端
     1 import socket,time
 2 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 3 res=s.connect_ex(('127.0.0.1',8080))
 4 while True:
 5     msg=input(">>:").strip()
 6     if len(msg) == 0:continue
 7     if msg == 'quit':break
 8     s.send(msg.encode('utf-8'))
 9     length=int(s.recv(1024).decode('utf-8'))
10     s.send('recv_ready'.encode('utf-8'))
11     send_size=0
12     recv_size=0
13     data=b''
14     while recv_size < length:
15         data+=s.recv(1024)
16         recv_size+=len(data)
17 
18     print(data.decode('utf-8'))
    客户端

    程序的运行速度远快于网络传输速度，所以在发送一段字节前，先用send去发送该字节流长度，这种方式会放大网络延迟带来的性能损耗

    为字节流加上自定义固定长度报头,报头中包含字节流长度,然后一次send到对端,对端在接收时,先从缓存中取出定长的报头,然后再取真实数据

    struct模块:

    该模块可以把一个类型,如数字,转成固定长度的bytes

    i(int) q(long long)

    import json,struct

    header = {'file_size':1073742345,'file_name':'1/b/c/d.txt','md5':'4y2378fifuiweg21344'}#数据字节数,路径,md5值

    #为了该报头能传送,需要序列化并且转为bytes

    head_bytes = bytes(json.dumps(header),encoding='utf-8')#序列化并转为bytes用于传输

    #为了让客户端知道报头的长度,用struct将报头长度这个数字转为固定长度:4个字节

    head_len_bytes = struct.pack('i',len(head_bytes))#这4个字节里只包含一个数字,该数字是报头的长度

    #客户端开始发送

    conn.send(head_len_bytes)#先发报头的长度,4个bytes

    conn.send(head_bytes) #再发报头的字节格式

    conn.sendall(文件内容)#然后发真实内容的字节格式

    #服务端开始接收

    head_len_bytes = s.recv(4)

    x=struct.unpack('1',head_len_bytes)[0]

    head_bytes = s.recv(x)

    header = json.loads(json.dumps(header))

    real_data_len = s.recv(header['file_size])
    s.recv(real_data_len)

     1 import socket,struct,json
 2 import subprocess
 3 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 4 phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加
 5 
 6 phone.bind(('127.0.0.1',8080))
 7 
 8 phone.listen(5)
 9 
10 while True:
11     conn,addr=phone.accept()
12     while True:
13         cmd=conn.recv(1024)
14         if not cmd:break
15         print('cmd: %s' %cmd)
16 
17         res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
18                              shell=True,
19                              stdout=subprocess.PIPE,
20                              stderr=subprocess.PIPE)
21         err=res.stderr.read()
22         print(err)
23         if err:
24             back_msg=err
25         else:
26             back_msg=res.stdout.read()
27 
28 
29         conn.send(struct.pack('i',len(back_msg))) #先发back_msg的长度
30         conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容
31 
32     conn.close()
    服务端自定制报头
     1 import socket,time,struct
 2 
 3 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 4 res=s.connect_ex(('127.0.0.1',8080))
 5 
 6 while True:
 7     msg=input('>>: ').strip()
 8     if len(msg) == 0:continue
 9     if msg == 'quit':break
10 
11     s.send(msg.encode('utf-8'))
12 
13 
14 
15     l=s.recv(4)
16     x=struct.unpack('i',l)[0]
17     print(type(x),x)
18     # print(struct.unpack('I',l))
19     r_s=0
20     data=b''
21     while r_s < x:
22         r_d=s.recv(1024)
23         data+=r_d
24         r_s+=len(r_d)
25 
26     # print(data.decode('utf-8'))
27     print(data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码
    客户端自定制报头

    我们可以把报头做成字典,字典里包含将要发送的真实数据的详细信息,然后json序列化,然后使用struck将序列化后的数据长度打包成4个字节

    发送时:先发报头长度

    再编码报头内容然后发送

    最后发真实内容

    接收时:

    先收报头长度,用struct取出来

    根据取出的长度收取报头内容,然后解码,反序列化

    从反序列化的结果中取出数据的详细信息,然后去取真实的数据内容

     1 import socket,struct,json
 2 import subprocess
 3 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 4 phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
 5 phone.bind(('127.0.0.1',8080))
 6 phone.listen(5)
 7 while True:
 8     conn,addr=phone.accept()
 9     while True:
10         cmd = conn.recv(1024)
11         if not cmd:break
12         print('cmd:%s'%cmd)
13         res = subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE)
14         err = res.stderr.read()
15         print(err)
16         if err:
17             back_msg=err
18         else:
19             back_msg = res.stdout.read()
20         headers={'data_size':len(back_msg)}
21         head_json = json.dumps(headers)
22         head_json_bytes=bytes(head_json,encoding='utf-8')
23         conn.send(struct.pack('i',len(head_json_bytes)))
24         conn.send(head_json_bytes)
25         conn.sendall(back_msg)
26     conn.close()
    服务端:定制稍微复杂一点的报头
     1 from socket import *
 2 import struct,json
 3 ip_port={'127.0.0.1',8080)
 4 client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
 5 client.connect(ip_port)
 6 while True:
 7     cmd=input('>>')
 8     if not cmd:continue
 9     client.send(bytes(cmd,encoding='utf-8'))
10     head=client.recv(4)
11     head_json_len=struct.unpack('i',head)[0]
12     head_json=json.loads(client.recv(head_jaon_len).decode('utf-8'))
13     recv_size=0
14     recv_data=b''
15     while recv_size < data_len:
16         recv_data+=client.recv(1024)
17         recv_size+=len(recv_data)
18 
19     print(recv_data.decode('utf-8'))
20     print(recv_data.decode('gbk'))#windows默认gbk编码
    客户端
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  • 原文地址：https://www.cnblogs.com/suncunxu/p/10179830.html
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