socket之粘包发生问题

Posted 2020-10-04 Dear坏小子

粘包

注意注意注意：

res=subprocess.Popen(cmd.decode(\'utf-8\'),
shell=True,
stderr=subprocess.PIPE,
stdout=subprocess.PIPE)

的结果的编码是以当前所在的系统为准的，如果是windows，那么res.stdout.read()读出的就是GBK编码的，在接收端需要用GBK解码

且只能从管道里读一次结果

注意：命令ls -l ; lllllll ; pwd 的结果是既有正确stdout结果，又有错误stderr结果

from socket import *
import subprocess

ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)
BUFSIZE=1024

tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_server.bind(ip_port)
tcp_socket_server.listen(5)

while True:
    conn,addr=tcp_socket_server.accept()
    print(\'客户端\',addr)

    while True:
        cmd=conn.recv(BUFSIZE)
        if len(cmd) == 0:break

        res=subprocess.Popen(cmd.decode(\'utf-8\'),shell=True,
                         stdout=subprocess.PIPE,
                         stdin=subprocess.PIPE,
                         stderr=subprocess.PIPE)

        stderr=act_res.stderr.read()
        stdout=act_res.stdout.read()
        conn.send(stderr)
        conn.send(stdout)

服务端

import socket
BUFSIZE=1024
ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex(ip_port)

while True:
    msg=input(\'>>: \').strip()
    if len(msg) == 0:continue
    if msg == \'quit\':break

    s.send(msg.encode(\'utf-8\'))
    act_res=s.recv(BUFSIZE)

    print(act_res.decode(\'utf-8\'),end=\'\')

客户端

再基于udp制作一个远程执行命令的程序

from socket import *
import subprocess

ip_port=(\'127.0.0.1\',9003)
bufsize=1024

udp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
udp_server.bind(ip_port)

while True:
    #收消息
    cmd,addr=udp_server.recvfrom(bufsize)
    print(\'用户命令----->\',cmd)

    #逻辑处理
    res=subprocess.Popen(cmd.decode(\'utf-8\'),shell=True,stderr=subprocess.PIPE,stdin=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE)
    stderr=res.stderr.read()
    stdout=res.stdout.read()

    #发消息
    udp_server.sendto(stderr,addr)
    udp_server.sendto(stdout,addr)
udp_server.close()

服务端

from socket import *
ip_port=(\'127.0.0.1\',9003)
bufsize=1024

udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)


while True:
    msg=input(\'>>: \').strip()
    udp_client.sendto(msg.encode(\'utf-8\'),ip_port)

    data,addr=udp_client.recvfrom(bufsize)
    print(data.decode(\'utf-8\'),end=\'\')

客户端

TCP有粘包，UDP没有粘包

 

粘包问题就是接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少数据而造成的

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。

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）

from socket import *
ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)

tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_server.bind(ip_port)
tcp_socket_server.listen(5)


conn,addr=tcp_socket_server.accept()


data1=conn.recv(10)
data2=conn.recv(10)

print(\'----->\',data1.decode(\'utf-8\'))
print(\'----->\',data2.decode(\'utf-8\'))

conn.close()

服务端

import socket
BUFSIZE=1024
ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex(ip_port)


s.send(\'hello\'.encode(\'utf-8\'))
s.send(\'feng\'.encode(\'utf-8\'))

客户端

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） 

from socket import *
ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)

tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_server.bind(ip_port)
tcp_socket_server.listen(5)


conn,addr=tcp_socket_server.accept()


data1=conn.recv(2) #一次没有收完整
data2=conn.recv(10)#下次收的时候,会先取旧的数据,然后取新的

print(\'----->\',data1.decode(\'utf-8\'))
print(\'----->\',data2.decode(\'utf-8\'))

conn.close()

服务端

客户端
import socket
BUFSIZE=1024
ip_port=(\'127.0.0.1\',8080)

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex(ip_port)


s.send(\'hello feng\'.encode(\'utf-8\'))

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