粘包問題

我們知道，TCP 協議是面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層通信協議。其實，TCP作為面向流的協議，不存在“粘包問題”。

什么是粘包

其實這里面有兩種含義：

其一是指，由于TCP是面向流的協議，不會按照應用開發者的期望保持send輸入數據的邊界，導致接收側有可能一下子收到多個應用層報文，需要應用開發者自己分開。

其二是指，用戶數據被TCP發出去的時候，存在多個小尺寸數據被封裝在一個TCP報文中發出去的可能性。這種“粘”不是接收側的效果，而是由于Nagle算法（或者TCP_CORK）的存在，在發送的時候，就把應用開發者多次send的數據，“粘”在一個tcp報文里面發出去了，于是，先被send的數據可能需要等待一段時間，才能跟后面被send的數據一起組成報文發出去。

這兩個其實都不是“問題”。

一、針對上面第一點

1、分析

1）TCP 協議是基于字節流的傳輸層協議，其中不存在消息和數據包的概念。

2）應用層協議沒有使用基于長度或者基于終結符的消息邊界，導致多個消息的粘連，出現了“粘包”想象。這其實是使用者對于 TCP 的理解有誤導致的一個問題。完全可以把這個問題轉換為如何設計應用層協議的問題，即如何將TCP流解碼為報文數據（stream2datagram）。

3）數據傳遞

為了說清楚這個問題，我們先來看下client/server之間數據傳遞的過程。

1、客戶端->發送數據

2、服務端->接收數據

通常我們直覺性的認為，客戶端直接向網絡中傳輸數據，對端從網絡中讀取數據，但是這是不正確的。

socket有緩沖區buffer的概念，每個TCP socket在內核中都有一個發送緩沖區和一個接收緩沖區。客戶端send操作僅僅是把數據拷貝到buffer中，也就是說send完成了，數據并不代表已經發送到服務端了，之后才由TCP協議從buffer中發送到服務端。此時服務端的接收緩沖區被TCP緩存網絡上來的數據，而后server才從buffer中讀取數據。

因此，如果接收數據端的應用層沒有及時讀取 TCP Recv Buffer 中的數據，就會發生粘包。

2、解決辦法

最常見的兩種解決方案就是基于長度或者基于終結符（Delimiter）。

二、針對上面第二點

1、分析

1）Nagle 算法是一種通過減少數據包的方式提高 TCP 傳輸性能的算法。

因為網絡 帶寬有限，它不會將小的數據塊直接發送到目的主機，而是會在本地緩沖區中等待更多待發送的數據，這種批量發送數據的策略雖然會影響實時性和網絡延遲，但是能夠降低網絡擁堵的可能性并減少額外開銷。

Nagle算法如下：

如果包長度達到MSS（或含有Fin包），立刻發送，否則等待下一個包到來；如果下一包到來后兩個包的總長度超過MSS的話，就會進行拆分發送；
等待超時（一般為200ms），第一個包沒到MSS長度，但是又遲遲等不到第二個包的到來，則立即發送。

幾十年前還會發生網絡擁塞的問題，但是今天的網絡帶寬資源不再像過去那么緊張，在默認情況下，Linux 內核都會使用如下的方式默認關閉 Nagle 算法：

TCP_NODELAY = 1

3）除了 Nagle 算法之外，TCP 協議棧中還有另一個用于延遲發送數據的選項 TCP_CORK，如果我們開啟該選項，那么當發送的數據小于 MSS 時，TCP 協議就會延遲 200ms 發送該數據或者等待緩沖區中的數據超過 MSS5。無論是 TCP_NODELAY 還是 TCP_CORK，它們都會通過延遲發送數據來提高帶寬的利用率，它們會對應用層協議寫入的數據進行拆分和重組，而這些機制和配置能夠出現的最重要原因是 — TCP 協議是基于字節流的協議，其本身沒有數據包的概念，不會按照數據包發送數據。

4）其實99%的情況下禁不禁止都一樣，延遲根本不是Nagle算法導致的；就算真有問題，最優解決方案也不是屏蔽Nagle算法。

2、解決辦法

設置TCP_NODELAY來屏蔽Nagle算法。不過這是要看情況的，比如：在頻繁進行超短的信息交互（比如幾個字節）時禁用Nagle算法就是明智之舉。

不過，就算關閉 Nagle 算法，如果接收數據端的應用層沒有及時讀取 TCP Recv Buffer 中的數據，還是會發生粘包。

最后，“粘包”這個詞語容易引起歧義，不建議沿用。stream2datagram就是stream2datagram，TCP_NODELAY就是TCP_NODELAY。

參考鏈接：

https://www.zhihu.com/question/20210025/answer/1744906223

https://segmentfault.com/a/1190000039691657

https://draveness.me/whys-the-design-tcp-message-frame/

總結

以上是生活随笔為你收集整理的粘包问题的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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