浅谈tcp粘包问题

第一部分：简介tcp socket通信的底层原理

原理解析图：

 

1 socket通信过程如图所示：首先客户端将发送内容通过send()方法将内容发送到客户端计算机的内核区，然后由操作系统将内容通过底层路径发送到服务器端的内核区，然后由服务器程序通过recv()方法从服务器端计算机内核区取出数据。
2 因此我们可以了解到，send方法并不是直接将内容发送到服务器端，recv方法也并不是直接将从客户端发来的内容接收到服务器程序内存中，而是操作自己机器的内核区。

 

第二部分：产生粘包的原因（只针对tcp）

产生粘包的情况有两种：

1 1：当连续发送数据时，由于tcp协议的nagle算法，会将较小的内容拼接成大的内容，一次性发送到服务器端，因此造成粘包
2 
3 2：当发送内容较大时，由于服务器端的recv（buffer_size）方法中的buffer_size较小，不能一次性完全接收全部内容，因此在下一次请求到达时，接收的内容依然是上一次没有完全接收完的内容，因此造成粘包现象。

也就是说：接收方不知道该接收多大的数据才算接收完毕，造成粘包。

 

第三部分：如何解决上述两种粘包现象？

思路一：对于第一种粘包产生方式可以在两次send（）直接使用recv（）来阻止连续发送的情况发生。代码就不用展示了。

思路二：由于产生粘包的原因是接收方的无边界接收，因此发送端可以在发送数据之前向接收端告知发送内容的大小即可。代码示例如下：

　　方式一：分两次通讯分别传递内容大小和内容

　　服务器端代码：

 1 # __author__:Kelvin
 2 # date:2019/4/28 21:36
 3 from socket import *
 4 import subprocess
 5 
 6 server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
 7 server.bind(("127.0.0.1", 8000))
 8 server.listen(5)
 9 
10 while True:
11     conn, addr = server.accept()
12     print("创建了一个新的连接！")
13     while True:
14         try:
15             data = conn.recv(1024)
16             if not data: break
17             res = subprocess.Popen(data.decode("utf-8"), shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stdin=subprocess.PIPE,
18                                    stderr=subprocess.PIPE)
19             err = res.stderr.read()
20             if err:
21                 cmd_msg = err
22             else:
23                 cmd_msg = res.stdout.read()
24             if not cmd_msg: cmd_msg = "action success!".encode("gbk")
25             length = len(cmd_msg)
26             conn.send(str(length).encode("utf-8"))
27             conn.recv(1024)
28             conn.send(cmd_msg)
29         except Exception as e:
30             print(e)
31             break

　　客户端代码：

 1 # __author__:Kelvin
 2 # date:2019/4/28 21:36
 3 from socket import *
 4 
 5 client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
 6 client.connect(("127.0.0.1", 8000))
 7 while True:
 8     inp = input(">>:")
 9     if not inp: continue
10     if inp == "quit": break
11     client.send(inp.encode("utf-8"))
12     length = int(client.recv(1024).decode("utf-8"))
13     client.send("ready!".encode("utf-8"))
14     lengthed = 0
15     cmd_msg = b""
16     while lengthed < length:
17         cmd_msg += client.recv(1024)
18         lengthed = len(cmd_msg)
19     print(cmd_msg.decode("gbk"))

　　方式二：一次通讯直接传递内容大小和内容

　　服务器端：

 1 # __author__:Kelvin
 2 # date:2019/4/28 21:36
 3 from socket import *
 4 import subprocess
 5 import struct
 6 
 7 server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
 8 server.bind(("127.0.0.1", 8000))
 9 server.listen(5)
10 
11 while True:
12     conn, addr = server.accept()
13     print("创建了一个新的连接！")
14     while True:
15         try:
16             data = conn.recv(1024)
17             if not data: break
18             res = subprocess.Popen(data.decode("utf-8"), shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stdin=subprocess.PIPE,
19                                    stderr=subprocess.PIPE)
20             err = res.stderr.read()
21             if err:
22                 cmd_msg = err
23             else:
24                 cmd_msg = res.stdout.read()
25             if not cmd_msg: cmd_msg = "action success!".encode("gbk")
26             length = len(cmd_msg)
27             conn.send(struct.pack("i", length))
28             conn.send(cmd_msg)
29         except Exception as e:
30             print(e)
31             break

　　客户端：

 1 # __author__:Kelvin
 2 # date:2019/4/28 21:36
 3 from socket import *
 4 import struct
 5 
 6 client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
 7 client.connect(("127.0.0.1", 8000))
 8 while True:
 9     inp = input(">>:")
10     if not inp: continue
11     if inp == "quit": break
12     client.send(inp.encode("utf-8"))
13     length = struct.unpack("i",client.recv(4))[0]
14     lengthed = 0
15     cmd_msg = b""
16     while lengthed < length:
17         cmd_msg += client.recv(1024)
18         lengthed = len(cmd_msg)
19     print(cmd_msg.decode("gbk"))

上述两种方式均可以解决粘包问题。