手把手写C++服务器：网络编程常见误区

Posted 2021-06-14 沉迷单车的追风少年

目录

1、业务代码和IO操作混合

2、TCP接受数据不完整、不可靠

2、TCP是一个流

4、直接发送C语言结构体

5、TCP自连接

参考

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1、业务代码和IO操作混合

业务代码和IO操作混合，对单测和维护造成极大困难，只是写时一时爽，维护火葬场。

2、TCP接受数据不完整、不可靠

TCP连接与断开的时候与条件，在设计应用层协议时候，将TCP的连接与断开放到设计中。

2、TCP是一个流

TCP是字节流协议，TCP 的模型是单个无限长度的连续流，保证字节流按顺序到达，但不保留消息边界，因为对于TCP来说本身没有消息的概念。

例如当尝试通过socket发送消息时候：

socket.write("Hi Sandy.");
socket.write("Can we appointment tonight?");

 TCP 不会将写入视为单独的数据。 TCP 将所有写入视为单个连续流的一部分。因此，当发出上述写操作时，TCP 会将数据简单地复制到其缓冲区中：

TCP_Buffer = "Hi Sandy.Can we appointment tonight?"

然后尽可能快的把数据发出去。为了通过网络发送数据，TCP 和其他网络协议将会把数据分成一小块一小块的，这样就可以通过媒介传输（WiFi，以太网等等）了。为了这么做，TCP 会以它任何最合适的方式来分解数据。以下是一些有关如何分解和发送数据的示例：

1. “Hi Sandy.Can we appointment tonight?”
2. “Hi Sandy.Can we”，“appointment tonight?”
3. “Hi San”，“tonight”，“Can we”，“tonight”，“appointment”，“dy.”

所以当发出了socket.read()命令，然后等待接收数据。读取到的第一条数据可能是 "Hi San”。Sandy 可能正准备开始处理这个数据。在应用程序处理数据的同时，TCP 流继续接收第二个和第三个数据包。然后 Sandy 发出另一个 socket.read() 命令。并且这次她收到了 "dy.”。在使用 TCP 协议的 API 时绝没有数据包和数据分离的这些概念。

如果参考其他基于TCP设计的协议，比如HTTP 是一个很好的例子，因为它非常简单，而且因为大多数人以前都看过它。当客户端连接服务器并发送请求时，它以非常特定的方式进行。它发送一个 HTTP header，并且标头的每一行都以 CRLF（回车，换行）终止。所以像这样：

GET /page.html HTTP/1.1
Host: google.com

此外，HTTP header 的结尾由两个连续的 CRLF 作为标记。由于协议指定了终止符，因此很容易从 TCP socket 读取数据，直到到达终结符为止。

HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 216

{ Exactly 216 bytes of data go here }

HTTP 协议让 TCP 使用起来方便了不少。读取数据，直到获得连续的 CRLF。这就是你的 header。然后从 header 里解析出 content-length，现在你就可以直接读取这个长度的字节数据了。

所以需要设计实现TCP分包逻辑，将TCP字节流切成一个个可以分开的消息。

当TCP写入数据时候：

• 必须将所有发送和接收的数据分解成小段，以便通过网络发送。
• TCP 处理许多复杂的问题，例如重新发送丢失的数据包，提供有序的传输，以便信息按正确的顺序到达。

因此，当发出写操作时，数据仅被复制到 OS 网络堆栈中的基础缓冲区中。这时候TCP会执行以下操作：

• 将数据分解成小块，以便可以通过网络发送
• 保证丢失的数据得到正确的重发
• 保证数据按正确的顺序送达
• 监控网络总的拥堵情况
• 采用各种各样的算法来尽快处理这些任务

4、直接发送C语言结构体

结构体存在对齐问题，如果定义全局结构体，修改全局对齐方式，会直接导致：

1. 第三方library扩大，破坏二进制接口。
2. 系统高度不可拓展，当增大/减少字段的时，客户端/服务端都要同时进行修改。

5、TCP自连接

什么是TCP自连接问题？

自连接就是自己连接自己的现象。当我们去连接一个正在监听的端口时，系统自动为我们分配一个临时端口去进行连接，这样就有可能分配到正在监听的端口号，然后出现自己连接自己的问题。

TCP自连接带来的危害？

当程序去connect一个不处于监听的端口时，必然期待其连接失败，如果自连接出现，就意味着该端口被占用了，那么：

• 真正需要监听该端口的服务会启动失败，抛出端口已被占用的异常。
• 客户端无法正常完成数据通信，因为这是个自连接，并不是一个正常的服务。

如何解决TCP自连接问题？

断开连接重试即可。

为什么说是坑？

因为当没意识到出现TCP自连接的时候，很难找到端口被占用的真正原因，给问题定位带来困难。具体的解决方法很简单。

参考

• https://jkyin.me/networking-programming-common-pitfalls/
• 《Linux多线程服务端编程》
• https://www.cnblogs.com/virgosnail/p/11608085.html
• https://blog.csdn.net/ljp1919/article/details/78002717