TCP 粘包解决

TCP 粘包：
什么是粘包现象 :
　　TCP粘包是指发送方发送的若干包数据到接收方接收时粘成一包，从接收缓冲区看，后一包数据的头紧接着前一包数据的尾。

为什么出现粘包现象 :
(1) 发送方原因我们知道，TCP默认会使用Nagle算法。而Nagle算法主要做两件事：
1）只有上一个分组得到确认，才会发送下一个分组；
2）收集多个小分组，在一个确认到来时一起发送。所以，正是Nagle算法造成了发送方有可能造成粘包现象。由于TCP协议本身的机制（面向连接的可靠地协议-三次握手机制）客户端与服务器会维持一个连接（Channel），数据在连接不断开的情况下，可以持续不断地将多个数据包发往服务器，但是如果发送的网络数据包太小，那么他本身会启用Nagle算法（可配置是否启用）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）然后再发送（超时或者包大小足够）。那么这样的话，服务器在接收到消息（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；服务器在接收到数据库后，放到缓冲区中，如果消息没有被及时从缓存区取走，下次在取数据的时候可能就会出现一次取出多个数据包的情况，造成粘包现象（确切来讲，对于基于TCP协议的应用，不应用包来描述，而应用流来描述），个人认为服务器接收端产生的粘包应该与linux内核处理socket的方式select轮询机制的线性扫描频度无关。
(2) 接收方原因 TCP接收到分组时，并不会立刻送至应用层处理，或者说，应用层并不一定会立即处理；实际上，TCP将收到的分组保存至接收缓存里，然后应用程序主动从缓存里读收到的分组。这样一来，如果TCP接收分组的速度大于应用程序读分组的速度，多个包就会被存至缓存，应用程序读时，就会读到多个首尾相接粘到一起的包。

什么时候需要处理粘包现象 :
(1) 如果发送方发送的多个分组本来就是同一个数据的不同部分，比如一个很大的文件被分成多个分组发送，这时，当然不需要处理粘包的现象；
(2) 但如果多个分组本毫不相干，甚至是并列的关系，我们就一定要处理粘包问题了。比如，我当时要接收的每个分组都是一个有固定格式的商品信息，如果不处理粘包问题，每个读进来的分组我只会处理最前边的那个商品，后边的就会被丢弃。这显然不是我要的结果。

如何处理粘包现象 :
(1) 发送方
对于发送方造成的粘包现象，我们可以通过关闭Nagle算法来解决，使用TCP_NODELAY选项来关闭Nagle算法。
(2) 接收方
遗憾的是TCP并没有处理接收方粘包现象的机制，我们只能在应用层进行处理。
(3) 应用层处理
应用层的处理简单易行！并且不仅可以解决接收方造成的粘包问题，还能解决发送方造成的粘包问题。
解决方法就是循环处理：应用程序在处理从缓存读来的分组时，读完一条数据时，就应该循环读下一条数据，直到所有的数据都被处理；但是如何判断每条数据的长度呢？解决方法：
1、关闭TCP套接字的NAGL的算法（效率低下）
2、每发送一次，等待对方收到才发送下一条。（效率低下）
3、回答机制：
4、在数据之前添加特殊信号或长度：
[ 5 ] abcefg
[13] 1224323432423

解决TCP粘包的服务器的代码实现 :

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
//服务器
int main()
{
//1创建套接字
	int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(sock<0)
	{
		perror("socket fail");
		return -1;
	}
	socklen_t slen=sizeof(socklen_t);
	if(setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&slen,sizeof(slen))<0)
	{
		perror("setsockopt fail");
		return -1;
	}
//2绑定  /*先填充 再绑定bind*/
	struct sockaddr_in myaddr;
	bzero(&myaddr,sizeof(myaddr));
	myaddr.sin_family		=AF_INET;
	myaddr.sin_port			=htons(7979);
	myaddr.sin_addr.s_addr		=INADDR_ANY;
	if(bind(sock,(struct sockaddr*)&myaddr,sizeof(myaddr))<0)
	{
		perror("bind fail");
		return -1;
	}
//3监听
	if(listen(sock,1)<0)
	{
		perror("listen fail");
		return -1;
	}
	int newsock=accept(sock,NULL,NULL);
	//sleep(5);//在10秒的睡眠时，客户分三次发送1 2 3字符串。
	char buf[100]="";
	int ilen=0;
	short num=0;
	int total=0;
	char* p=NULL;
	while(1)
	{
		total=0;
		p=(char*)&num;
		bzero(buf,sizeof(buf));
		//读取长度               [5] abcefg 相当于读取的括号中的 5
		while(total<2)//1 2
		{
			ilen=recv(newsock,p+total,1,0);	
			total+=ilen;
		}
		//读取字符内容           [5] abcefg 相当于读取 abcefg 的数据
		total=0;
		while(total<num)
		{
			ilen=recv(newsock,buf+total,1,0);
			total+=ilen;
		}
		printf("收到%d字节 内容：%s\n",num,buf);
	}
	close(sock);
	return 0;
}

服务器读取内容的效果 , 完整的将客户端发送过来的数据进行了读取 :

客户端发送数据的代码 :

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
//服务器
int main()
{
//1创建
	int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(sock<0)
	{
		perror("fail\n");
		return -1;
	}
//2绑定
//3发送连接
	struct sockaddr_in myaddr;
        bzero(&myaddr,sizeof(myaddr));
        myaddr.sin_family               =AF_INET;
        myaddr.sin_port                 =htons(7979);
        myaddr.sin_addr.s_addr          =inet_addr("127.0.0.1");
	
	if(connect(sock,(struct sockaddr*)&myaddr,sizeof(myaddr))<0)
	{
		perror("连接失败");
		return -1;
	}
//4发送信息
	short ilen=5;                //每次发送数据前先发送数据长度 如:  [5] abcefg
	send(sock,"12345",5,0);
	
	ilen=17;
	send(sock,&ilen,2,0);
	send(sock,"abcdefghijklmnopq",17,0);

	ilen=12;
	send(sock,&ilen,2,0);
	send(sock,"How are you!",12,0);

	sleep(5);
//3关闭
	close(sock);
}

我们再来看看现象 :

结果将数据完好的读取了出来 , 是因为一个字节发送 , 一个字节读取的所以没有出现粘包现象 :

我们再来看看粘包的现象 , 这次发送过来的是结构体数据 , 而服务器需要读取结构体的数据 .

结果出现粘包现象 :

怎么解决上面出现的粘包现象 , 只需要将客户端发送的数据 sleep(2) , 再把服务器的 sleep(5)注释掉 , 解决了 , 每次等发送一个结构体就等待 , 直到发送完毕再发送第二个结构体 , 就没有出现粘包现象 .

结果数据完好的读取了出来 :

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