怎么解决TCP网络传输「粘包」问题？

阳光穿透心脏的1/2处 2022-08-31 12:24 217阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  粘包的概念
 *   *  粘包原因:
 *  粘包问题分析和解决?
 *  代码
 *   *  memcpy函数
     *  实例
     *  发送
     *  接收
 *  总结
 *  参考

# 粘包的概念 #

粘包: 多次数据发送, 收尾相连, 接收端接收的时候不能正确区分第一次发 送多少, 第二次发送多少.

## 粘包原因: ##

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。  
• **发送端原因**: 由于TCP协议本身的机制（面向连接的可靠地协议-三次握手机制）客户端与服务器会维持一个连接（Channel），数据在连接不断开的情况下，可以持续不断地将多个数据包发往服务器，但是如果发送的网络数据包太小，那么他本身会启用Nagle算法（可配置是否启用）对较小的数据包进行合并（基于此，TCP的网络延迟要UDP的高些）然后再发送（超时或者包大小足够）。那么这样的话，服务器在接收到消息（数据流）的时候就无法区分哪些数据包是客户端自己分开发送的，这样产生了粘包.  
• **接收端原因**: 服务器在接收到数据库后，放到缓冲区中，如果消息没有被及时从缓存区取走，下次在取数据的时候可能就会出现一次取出多个数据包的情况，造成粘包现象。

# 粘包问题分析和解决? #

*  方案1: 包头+数据
    
    如4位的数据长度+数据 -----------> 00101234567890
    
    其中0010表示数据长度, 1234567890表示10个字节长度的数据.
    
    另外, 发送端和接收端可以协商更为复杂的报文结构, 这个报文结 构就相当于双方约定的一个协议.
 *  方案2: 添加结尾标记.
    
    如结尾最后一个字符为`\n`或者 `$`等.
 *  方案3: 数据包定长  
    如发送方和接收方约定, 每次只发送128个字节的内容, 接收方接收定长128个字节就可以了.

# 代码 #

## memcpy函数 ##

**C 库函数**

void *memcpy(void *str1, const void *str2, size_t n)

从存储区 str2 复制 n 个字节到存储区 str1。

**参数**

*  **str1** – 指向用于存储复制内容的目标数组，类型强制转换为 void\* 指针。
 *  **str2** – 指向要复制的数据源，类型强制转换为 void\* 指针。
 *  **n** – 要被复制的字节数。

**返回值**

该函数返回一个指向目标存储区 str1 的指针。

## 实例 ##

下面的实例演示了 memcpy() 函数的用法。

// 将字符串复制到数组 dest 中
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
     
    int main ()
    { 
       const char src[50] = "http://www.runoob.com";
       char dest[50];
     
       memcpy(dest, src, strlen(src)+1);
       printf("dest = %s\n", dest);
       
       return(0);
    }

## 发送 ##

int TcpSocket::sendMsg(char * sendData, int dataLen, int timeout)
    { 
    	int 	ret = 0;
    
    	if (sendData == NULL || dataLen <= 0)
    	{ 
    		ret = ParamError;
    		return ret;
    	}
    
    	ret = writeTimeout(timeout);
    	if (ret == 0)
    	{ 
    		int writed = 0;
    		unsigned char *netdata = (unsigned char *)malloc(dataLen + 4);
    		if (netdata == NULL)
    		{ 
    			ret = MallocError;
    			printf("func sckClient_send() mlloc Err:%d\n ", ret);
    			return ret;
    		}
    		int netlen = htonl(dataLen);
    		memcpy(netdata, &netlen, 4);
    		memcpy(netdata + 4, sendData, dataLen);
    
    		writed = writen(netdata, dataLen + 4);
    		if (writed < (dataLen + 4))
    		{ 
    			if (netdata != NULL)
    			{ 
    				free(netdata);
    				netdata = NULL;
    			}
    			return writed;
    		}
    
    		if (netdata != NULL)  //wangbaoming 20150630 modify bug
    		{ 
    			free(netdata);
    			netdata = NULL;
    		}
    	}
    
    	if (ret < 0)
    	{ 
    		//失败返回-1，超时返回-1并且errno = ETIMEDOUT
    		if (ret == -1 && errno == ETIMEDOUT)
    		{ 
    			ret = TimeoutError;
    			printf("func sckClient_send() mlloc Err:%d\n ", ret);
    			return ret;
    		}
    		return ret;
    	}
    
    	return ret;
    }

## 接收 ##

int TcpSocket::recvMsg(char ** recvData, int & recvLen, int timeout)
    { 
    	int		ret = 0;
    
    	if (recvData == NULL || recvLen == NULL)
    	{ 
    		ret = ParamError;
    		printf("func sckClient_rev() timeout , err:%d \n", TimeoutError);
    		return ret;
    	}
    
    	ret = readTimeout(timeout); //bugs modify bombing
    	if (ret != 0)
    	{ 
    		if (ret == -1 || errno == ETIMEDOUT)
    		{ 
    			ret = TimeoutError;
    			return ret;
    		}
    		else
    		{ 
    			return ret;
    		}
    	}
    
    	int netdatalen = 0;
    	ret = readn(&netdatalen, 4); //读包头 4个字节
    	if (ret == -1)
    	{ 
    		//printf("func readn() err:%d \n", ret);
    		return ret;
    	}
    	else if (ret < 4)
    	{ 
    		ret = PeerCloseError;
    		//printf("func readn() err peer closed:%d \n", ret);
    		return ret;
    	}
    
    	int n;
    	n = ntohl(netdatalen);
    	char* tmpBuf = (char *)malloc(n + 1);
    	if (tmpBuf == NULL)
    	{ 
    		ret = MallocError;
    		return ret;
    	}
    
    
    	ret = readn(tmpBuf, n); //根据长度读数据
    	if (ret == -1)
    	{ 
    		//printf("func readn() err:%d \n", ret);
    		return ret;
    	}
    	else if (ret < n)
    	{ 
    		ret = PeerCloseError;
    		//printf("func readn() err peer closed:%d \n", ret);
    		return ret;
    	}
    
    	*recvData = tmpBuf;
    	recvLen = n;
    	tmpBuf[n] = '\0'; //多分配一个字节内容，兼容可见字符串 字符串的真实长度仍然为n
    
    	return 0;
    }

# 总结 #

粘包问题，最重要的是理解什么是粘包。粘包这个概念。

# 参考 #

[完整代码][Link 1]  
[TCP粘包概念、产生原因及解决方法][TCP]  
[知乎][Link 2]

[Link 1]: https://codechina.csdn.net/e891377/poolsocket
[TCP]: https://blog.csdn.net/tanghong1996/article/details/106689320/
[Link 2]: https://www.zhihu.com/question/20210025