Netty进阶-黏包半包分析

Netty进阶

1、黏包

服务端

//测试黏包服务端
@Slf4j
public class TestNianbaoServer {
    public static void main(String[] args) {
        NioEventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();
        NioEventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

        try {
            ChannelFuture channelFuture = new ServerBootstrap()
                    .group(boss, worker)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel channel) throws Exception {
                            channel.pipeline().addLast(new LoggingHandler());
                        }
                    })
                    .bind(8080).sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } catch (InterruptedException e) {
            log.error("server error");
        } finally {
            boss.shutdownGracefully();
            worker.shutdownGracefully();
        }
    }
}

客户端

//黏包测试客户端
public class TestNianbaoClient {
    public static void main(String[] args) {
        NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();

        try {
            ChannelFuture channelFuture = new Bootstrap()
                    .group(group)
                    .channel(NioSocketChannel.class)
                    .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel channel) throws Exception {
                            channel.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {
                                //连接建立成功，active事件
                                @Override
                                public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
                                    for (int i = 0; i < 10; i++) {
                                        ByteBuf buf = ctx.alloc().buffer();
                                        buf.writeBytes("0123456789".getBytes());
                                        ctx.writeAndFlush(buf);
                                    }
                                }
                            });
                        }
                    })
                    .connect(new InetSocketAddress(8080)).sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            group.shutdownGracefully();
        }
    }
}

结果

12:46:22.133 [nioEventLoopGroup-3-1] DEBUG io.netty.handler.logging.LoggingHandler - [id: 0x9546fc94, L:/192.168.1.91:8080 - R:/192.168.1.91:11527] READ: 100B
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 30 31 32 33 34 35 |0123456789012345|
|00000010| 36 37 38 39 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 30 31 |6789012345678901|
|00000020| 32 33 34 35 36 37 38 39 30 31 32 33 34 35 36 37 |2345678901234567|
|00000030| 38 39 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 30 31 32 33 |8901234567890123|
|00000040| 34 35 36 37 38 39 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 |4567890123456789|
|00000050| 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 30 31 32 33 34 35 |0123456789012345|
|00000060| 36 37 38 39                                     |6789            |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+

客户端分10此发送的，每次10个字节，但服务端收到的直接100字节，就是黏包

2、半包

服务端

//测试黏包半包服务端
@Slf4j
public class TestNianbaoBanbaoServer {
    public static void main(String[] args) {
        NioEventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();
        NioEventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

        try {
            ChannelFuture channelFuture = new ServerBootstrap()
                    .group(boss, worker)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    
                    //测试半包，ChannelOption.SO_RCVBUF 滑动窗口大小=8
                    .option(ChannelOption.SO_RCVBUF, 8)
                    
                    
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                @Override
                protected void initChannel(SocketChannel channel) throws Exception {
                    channel.pipeline().addLast(new LoggingHandler());
                }
            })
                    .bind(8080).sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } catch (InterruptedException e) {
            log.error("server error");
        } finally {
            boss.shutdownGracefully();
            worker.shutdownGracefully();
        }
    }
}

客户端

同上

结果

13:18:14.722 [nioEventLoopGroup-3-1] DEBUG io.netty.handler.logging.LoggingHandler - [id: 0x18f9db8b, L:/192.168.1.91:8080 - R:/192.168.1.91:14236] READ: 32B
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 30 31 32 33 34 35 |0123456789012345|
|00000010| 36 37 38 39 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 30 31 |6789012345678901|
+--------+-------------------------------------------------+----------------+

..................

服务端接收到了 3 次循环的完整数据和第四次循环数据中的0 1，第四次的数据就半包了

3、现象分析

粘包

• 现象，发送 abc def，接收 abcdef
• 原因
  • 应用层：接收方 ByteBuf 设置太大（Netty 默认 1024）
  • 滑动窗口：假设发送方 256 bytes 表示一个完整报文，但由于接收方处理不及时且窗口大小足够大，这 256 bytes 字节就会缓冲在接收方的滑动窗口中，当滑动窗口中缓冲了多个报文就会粘包
  • Nagle 算法：会造成粘包

半包

• 现象，发送 abcdef，接收 abc def
• 原因
  • 应用层：接收方 ByteBuf 小于实际发送数据量
  • 滑动窗口：假设接收方的窗口只剩了 128 bytes，发送方的报文大小是 256 bytes，这时放不下了，只能先发送前 128 bytes，等待 ack 后才能发送剩余部分，这就造成了半包
  • MSS 限制：当发送的数据超过 MSS 限制后，会将数据切分发送，就会造成半包

滑动窗口

• TCP 以一个段（segment）为单位，每发送一个段就需要进行一次确认应答（ack）处理，但如果这么做，缺点是包的往返时间越长性能就越差

• 为了解决此问题，引入了窗口概念，窗口大小即决定了无需等待应答而可以继续发送的数据最大值
  • 第一个应答回来之后，窗口向下滑一位

• 窗口实际就起到一个缓冲区的作用，同时也能起到流量控制的作用
  • 图中深色的部分即要发送的数据，高亮的部分即窗口
  • 窗口内的数据才允许被发送，当应答未到达前，窗口必须停止滑动
  • 如果 1001~2000 这个段的数据 ack 回来了，窗口就可以向前滑动
  • 接收方也会维护一个窗口，只有落在窗口内的数据才能允许接收