TCP粘包拆包的原因及解决办法

TCP粘包拆包的原因及解决办法

如果你曾经亲自动手在实际项目中编写过TCP服务器或客户端，特别是涉及到高性能服务器的开发，那么你一定会对TCP的粘包和拆包问题有深刻的理解。这个问题在网络编程中是无法避免的，它源于TCP协议本身的特性和网络环境的复杂性。处理好这个问题，对于保证网络通信的准确性和效率至关重要。因此，对于任何一个网络编程人员来说，理解并解决TCP粘包和拆包问题都是必备的技能。

TCP粘包拆包的原因

TCP粘包和拆包的产生原因主要有以下几点：

• TCP是基于字节流的：TCP协议数据传输是基于字节流的，它不包含消息、数据包等概念，需要应用层协议自己设计消息的边界，即消息帧（Message Framing）。如果应用层协议没有使用基于长度或者基于终结符息边界等方式进行处理，则会导致多个消息的粘包和拆包。

• 发送数据大于TCP发送缓冲区剩余空间大小：要发送的数据大于TCP发送缓冲区剩余空间大小，将会发生拆包。

• MSS/MTU限制：MTU (Maxitum Transmission Unit,最大传输单元)是 链路层 对一次可以发送的最 大数据 的限制。 MSS（Maxitum Segment Size,最大分段大小)是TCP报文中data部分的最大长度，是 传输层 对一次可以发送的最大数据的限制，TCP在传输前将进行拆包。

• 要发送的数据小于TCP发送缓冲区的大小：要发送的数据小于TCP发送缓冲区的大小，TCP将多次写入缓冲区的数据一次发送出去，将会发生粘包。

• Nagle算法：如果发送的网络数据包太小，那么他本身会启用Nagle算法对较小的数据包进行合并（基于此，TCP的网络延迟要UDP的高些，因为需要合并延时发送）然后再发送（超时或者包大小足够）。这样的话，服务端在接收到消息（数据流）的时候就无法区分哪些数据包是
  客户端自己分开发送的，这样产生了粘包。

• socket缓冲区与滑动窗口：每个TCP socket在内核中都有一个发送缓冲区 (SO_SNDBUF )和一个接收缓冲区 (SO_RCVBUF)，TCP的全双工的工作模式以及TCP的滑动窗口便是依赖于这两个独立的buffer的填充状态。如果接收数据端的应用层没有及时读取接收缓冲区中的数据，将发生粘包。

如何解决

解决TCP粘包和拆包问题的常见方法有以下几种：

• 固定长度：发送端将每个包都封装成固定的长度，比如100字节大小。如果不足100字节可通过补0或空等进行填充到指定长度。

• 定界符/分隔符：发送端在每个包的末尾使用固定的分隔符，例如\r\n。如果发生拆包需等待多个包发送过来之后再找到其中的\r\n进行合并。

• 长度字段：将消息分为头部和消息体，头部中保存整个消息的长度，只有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。

• 自定义协议：通过自定义协议进行粘包和拆包的处理。

这些方法都需要在应用层进行设计和实现，以便在TCP字节流中正确地识别出消息边界。

一般场景下，定界符和长度字段是比较通用的解决方法。