TCP粘包， UDP丢包， nagle算法

一、TCP粘包

1. 什么时候考虑粘包

1.   如果利用tcp每次发送数据，就与对方建立连接，然后双方发送完一段数据后，就关闭连接，这样就不会出现粘包问题（因为只有一种包结构,类似于http协议,UDP不会出现粘包现象）。关闭连接主要要双方都发送close连接（参考tcp关闭协议）。如：A需要发送一段字符串给B，那么A与B建立连接，然后发送双方都默认好的协议字符如"hello give me sth abour yourself"，然后B收到报文后，就将缓冲区数据接收,然后关闭连接，这样粘包问题不用考虑到，因为大家都知道是发送一段字符。

2. 如果发送数据无结构，如文件传输，这样发送方只管发送，接收方只管接收存储就ok，也不用考虑粘包

3. 如果双方建立连接，需要在连接后一段时间内发送不同结构数据，如连接后，有好几种结构：  1)"hello give me sth abour yourself"   2)"Don‘t give me sth abour yourself"     那这样的话，如果发送方连续发送这个两个包出去，接收方一次接收可能会是"hello give me sth abour yourselfDon‘t give me sth abour yourself" 这样接收方就傻了，到底是要干嘛？不知道，因为协议没有规定这么诡异的字符串，所以要处理把它分包，怎么分也需要双方组织一个比较好的包结构，所以一般可能会在头加一个数据长度之类的包，以确保接收。

         4.粘包、拆包问题说明

          假设客户端分别发送数据包D1和D2给服务端，由于服务端一次性读取到的字节数是不确定的，所以可能存在以下4种情况。

• 1.服务端分2次读取到了两个独立的包，分别是D1,D2,没有粘包和拆包；
• 2.服务端一次性接收了两个包，D1和D2粘在一起了，被成为TCP粘包;
• 3.服务端分2次读取到了两个数据包，第一次读取到了完整的D1和D2包的部分内容,第二次读取到了D2包的剩余内容，这被称为拆包；
• 4.服务端分2次读取到了两个数据包，第一次读取到了部分D1，第二次读取D1剩余的部分和完整的D2包；

         如果此时服务端TCP接收滑动窗非常小,而数据包D1和D2都很大，很有可能发送第五种可能，即服务端多次才能把D1和D2接收完全，期间多次发生拆包

        情况。（TCP接收滑动窗：是接收端的大小，随着流量大小而变化，如果我的解释还不明确，请读者自行百度，或者查阅《计算机网络》、《TCP/IP》中

         TCP的内容）

2. 粘包出现的原因 ： 

粘包问题是由TCP是“字节流”协议，没有消息边界所引起的。

 在流传输中会出现（如TCP），UDP不会出现粘包（数据报传输）

     发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包  （nalge算法也可能造成粘包现象）      接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收    

3. 粘包解决的办法

一是对于发送方引起的粘包现象，用户可通过编程设置来避免，TCP提供了强制数据立即传送的操作指令push，TCP软件收到该操作指令后，就立即将本段数据发送出去，而不必等待发送缓冲区满；

二是对于接收方引起的粘包，则可通过优化程序设计、精简接收进程工作量、提高接收进程优先级等措施，使其及时接收数据，从而尽量避免出现粘包现象；

三是由接收方控制，将一包数据按结构字段，人为控制分多次接收，然后合并，通过这种手段来避免粘包。

还有的笨方法是在两次send函数之间添加 sleep函数， 显然会降低数据传输效率

以上提到的三种措施，都有其不足之处。

第一种编程设置方法虽然可以避免发送方引起的粘包，但它关闭了优化算法，降低了网络发送效率，影响应用程序的性能，一般不建议使用。

第二种方法只能减少出现粘包的可能性，但并不能完全避免粘包，当发送频率较高时，或由于网络突发可能使某个时间段数据包到达接收方较快，接收方还是有可能来不及接收，从而导致粘包。

第三种方法虽然避免了粘包，但应用程序的效率较低，对实时应用的场合不适合。

4.  解决粘包的工程方法：

由于底层的TCP无法理解上层的业务逻辑，所以在底层是无法确保数据包不被拆分和重组的，这个问题只能通过上层的应用协议栈设计来解决，根据业界的主流协议的解决方案，归纳如下：

由应用层进行分包处理，本质上就是由应用层来维护消息和消息的边界。

上面处理TCP粘包的方案： 存在不同程度的硬伤 ， 在工程上并不适用，工程项目中，根据数据传输的特点，推荐两种可选择的方案：

     1. 添加标志字段，在每次发送数据是添加标记字段：A： =>size 标记数据长度的方式  B：特定标记字段标记数据的结尾（模仿帧的设计方式）＝>结束符的方式

    2. 定义应用层的数据通讯协议 ：=>如果数据按照一定的方式存储或着优加密的需求， 可以通过自己定制 数据通讯协议对数据封装，并实现自己的数据 封包｜ 拆包函数。

细节： 

1. 环形缓冲实现方案是定义两个指针,分别指向有效数据的头和尾.在存放数据和删除数据时只是进行头尾指针的移动.

二、UDP丢包

1.丢包的主要原因

1. 接收端处理时间过长导致丢包：调用recv方法接收端收到数据后，处理数据花了一些时间，处理完后再次调用recv方法，在这二次调用间隔里，发过来的包可能丢失。对于这种情况可以修改接收端，将包接收后存入一个缓冲区，然后迅速返回继续recv.

2. 发送的包较大，超过接受者缓存导致丢包：包超过mtu size数倍，几个大的udp包可能会超过接收者的缓冲，导致丢包

3. 发送的包频率太快：虽然每个包的大小都小于mtu size 但是频率太快

    

2. 解决方案

1 模拟tcp三次握手协议，通过使用Timer定时器监视发送请求后接受数据的时间，如果一段时间内没有接受到数据包则判定丢包，并重新发送本次请求

2. 换TCP 

 

三、nagle算法

  nagle 算法      TCP_NODELAY 选项  （百度百科）

四、长链接  vs 短链接 

1.长连接

           Client方与Server方先建立通讯连接，连接建立后不断开， 然后再进行报文发送和接收。

2.短连接

          Client方与Server每进行一次报文收发交易时才进行通讯连接，交易完毕后立即断开连接。此种方式常用于一点对多点 

http://www.bubuko.com/infodetail-1095019.html

https://www.cnblogs.com/orange1438/p/4693470.html

https://blog.csdn.net/zhangxinrun/article/details/6721495