请求是怎么到达对方主机？

1. OSI开放系统互联

定义了网络框架，以层为单位实现协议，同时控制权逐层传递。

OSI实际并没有落地，TCP/IP 5层协议栈是目前主流的落地实现。

1.1. TCP/IP 5层协议栈

TCP/IP协议栈不止是传输层tcp/网络层ip， 还包括应用层等，这是一个协议簇，只是因为TCP/IP很具代表性。

不管是OSI还是TCP/IP5层协议栈，均会出现应用程序和操作系统边界(代码执行在用户态/内核态)。

边界调用被称为系统调用system call， socket api便是TCP/IP协议栈中应用层的网络编程接口。

1.2. 请求是如何到达对方主机？

tcp/ip协议栈	对应tcpdump左下视图
应用层
传输层 TCP、UDP	Transmission Control Protocol
网络层 （IP，ICMP，ARP协议）	Internet Protocl Version 4
链路层 （以太网协议）	Ethernet2

• 应用层对请求包做格式定义， 比如http；
• 传输层协议加上 双方通信的端口号，确定 通信双方的应用程序；
• 网络层加上双方的IP地址（可能由DNS协议给出）， 确定了双方的网络位置；
• 最后链路层加上了 MAC地址（通过ARP协议），确认双方物理位置，并对数据包分组，形成数据帧Frames， 最后通过传输介质送到对方主机。

当源主机和目标主机不在同一个网络（子网）内时，源主机会将数据包发送到其默认网关（通常是路由器）的 MAC 地址。这是因为默认网关负责将数据包转发到其他网络。

以下是详细的工作流程：

1>. 确定目标网络：

• 源主机首先检查目标 IP 地址是否在同一个子网内。这是通过比较源主机的子网掩码和目标 IP 地址来完成的。

2>. 选择默认网关：

• 如果目标 IP 地址不在同一个子网内，源主机会选择将数据包发送到其默认网关。

3>. ARP 请求：

• 源主机使用地址解析协议（ARP）来确定默认网关的 MAC 地址。它会在本地网络上广播一个 ARP 请求，询问谁拥有默认网关的 IP 地址。
• 默认网关响应这个请求，提供它的 MAC 地址。

4>. 封装数据包：

• 源主机将数据包的目标 MAC 地址设置为默认网关的 MAC 地址，而目标 IP 地址保持为最终目标的 IP 地址。
• 数据包被封装在一个以太网帧中，并通过本地网络发送到默认网关。

5>. 路由转发：

• 默认网关接收到数据包后，根据其路由表，决定如何将数据包转发到目标网络。这可能涉及多个路由器的转发，直到数据包到达目标网络。

6>. 最终到达目标主机：

• 一旦数据包到达目标网络，最后一个路由器会使用 ARP 找到目标主机的 MAC 地址，并将数据包发送给目标主机。

这个过程确保了即使源主机和目标主机不在同一个网络中，数据包也能够通过网络设备（如路由器）进行有效传输。

2.TCP/UDP概览

• TCP： Transmission Control Protocol是面向连接的，可靠的，基于字节的、双向流式传输层协议。

• UDP： USer Datagram Protocol面向消息的传输服务，传输的数据是有边界的。
  区别：

TCP可靠性是tcp三次握手的基础，在此之上，增加了seq、ack数据确认机制、 拥塞控制， 其中ack= seq+len(data)。

UDP： 想法就发，不用三次握手建立连接。

我们目前常见的应用场景底层都是tcp，比如http请求、sql数据库请求。

建立TCP连接之后，才能做http请求、sql请求，tcp连接很耗时，故服务器都存在连接池化机制。

这里我要给自己强调的是：开发者对于tcp一定不要带入http请求-响应模型,tcp是双向通信流。

3. TCP粘包/拆包

TCP粘包并不是TCP协议造成的问题，因为tcp协议本就规定字节流式传输，

• 正常的理想情况，应用层下发的两个原始包恰好满足TCP缓冲区的大小或达到TCP等待时长，分别发送两个包；
• 粘包：两个包较小，间隔时间短，发生粘包，合并成一个包发送；
• 拆包：一个包过大，超过缓存区大小，拆分成两个或多个包发送；
• 拆包和粘包：Packet1过大，进行了拆包处理，而拆出去的一部分又与Packet2进行粘包处理。

粘包拆包问题在数据链路层、网络层以及传输层都有可能发生。
数据链路层，网络层的粘包和拆包问题都由协议自行处理了，我们日常的网络应用开发都在对接传输层，故面临的粘包问题指的是TCP粘包。

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当粘包、拆到TCP层的时候我们就没办法识别应用层的请求/调用了， 所以解决方法是：一开始就需要在字节流中加入[特殊分隔符]或者[长度+偏移量]含义。

HTTP 超文本传输协议的规定如下：

4. IO操作的耗时

上面已经引出了tcp内核缓存冲， 当缓冲区满的时候，上层若要再写需要等待； 缓冲区为空时，上层若需要再读需要等待；

从应用层角度， IO操作一般划分为两个阶段：

• 等待缓冲区有空隙， 可以继续发送数据； 等待缓冲区有数据，可以读取数据， 而这个等待时间是不定的， 你不知道对端什么时候拿数据让本端缓冲区有空隙， 也不知道对端什么时候向本端发送数据；
• 经过事件通知机制（select poll epoll等）给到应用层， 主线程/IO线程将数据从内核缓冲区拷贝进 内存缓冲区。

长耗时的是第一阶段。

5. 旁白

梳理了整个TCP/IP协议栈各层封包逻辑， 我们就知道粘包、拆包一直都存在，只是拆到TCP层的时候，我们没有办法区分应用层断续发送的请求/调用， 这就是我们口口相传的TCP粘包/拆包问题， 需要应用层用特殊分隔符或者长度解析。