TCP粘包和拆包问题

Posted 2020-12-14 -mrl

1）产生TCP粘包和拆包问题的主要原因是，操作系统在发送TCP数据的时候，底层会有一个缓冲区，例如1024个字节大小，如果一次请求发送的数据量比较小，没达到缓冲区大小，TCP则会将多个请求合并为同一个请求进行发送，这就形成了粘包问题；如果一次请求发送的数据量比较大，超过了缓冲区大小，TCP就会将其拆分为多次发送，这就是拆包，也就是将一个大的包拆分为多个小包进行发送。TCP属于传输层的协议，传输层除了有TCP协议外还有UDP协议。那么UDP是否会发生粘包或拆包的现象呢？答案是不会。UDP是基于报文发送的，从UDP的帧结构可以看出，在UDP首部采用了16bit来指示UDP数据报文的长度，因此在应用层能很好的将不同的数据报文区分开，从而避免粘包和拆包的问题。而TCP是基于字节流的，虽然应用层和TCP传输层之间的数据交互是大小不等的数据块，但是TCP把这些数据块仅仅看成一连串无结构的字节流，没有边界；另外从TCP的帧结构也可以看出，在TCP的首部没有表示数据长度的字段，基于上面两点，在使用TCP传输数据时，才有粘包或者拆包现象发生的可能。如下图展示了TCP粘包和拆包的一个示意图：

 

 

 

上图中演示了TCP粘包和拆包的三种情况：

·A和B两个包都刚好满足TCP缓冲区的大小，或者说其等待时间已经达到TCP等待时长，从而还是使用两个独立的包进行发送；

·A和B两次请求间隔时间内较短，并且数据包较小，因而合并为同一个包发送给服务端；

·B包比较大，因而将其拆分为两个包B_1和B_2进行发送，而这里由于拆分后的B_2比较小，其又与A包合并在一起发送。

 

2）对于粘包和拆包问题，常见的解决方案有四种：

·客户端在发送数据包的时候，每个包都固定长度，比如1024个字节大小，如果客户端发送的数据长度不足1024个字节，则通过补充空格的方式补全到指定长度；

·客户端在每个包的末尾使用固定的分隔符，例如 ，如果一个包被拆分了，则等待下一个包发送过来之后找到其中的 ，然后对其拆分后的头部部分与前一个包的剩余部分进行合并，这样就得到了一个完整的包；

·将消息分为头部和消息体，在头部中保存有当前整个消息的长度，只有在读取到足够长度的消息之后才算是读到了一个完整的消息；

·通过自定义协议进行粘包和拆包的处理。