Python Socket 网络编程之粘包现象
一、什么是粘包
须知:只有TCP有粘包现象,UDP永远不会粘包
粘包不一定会发生
如果发生了:
-
可能是在客户端已经粘了
-
客户端没有粘,可能是在服务端粘了
socket收发消息的原理
发送端可以是一K一K地发送数据,而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据,当然也有可能一次提走3K或6K数据,或者一次只提走几个字节的数据,也就是说,应用程序所看到的数据是一个整体,或说是一个流(stream),一条消息有多少字节对应用程序是不可见的,因此TCP协议是面向流的协议,这也是容易出现粘包问题的原因。而UDP是面向消息的协议,每个UDP段都是一条消息,应用程序必须以消息为单位提取数据,不能一次提取任意字节的数据,这一点和TCP是很不同的。怎样定义消息呢?可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息,需要明白的是当对方send一条信息的时候,无论底层怎样分段分片,TCP协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。
例如基于tcp的套接字客户端往服务端上传文件,发送时文件内容是按照一段一段的字节流发送的,在接收方看了,根本不知道该文件的字节流从何处开始,在何处结束
所谓粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限,不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。
此外,发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的,TCP为提高传输效率,发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一个TCP段。若连续几次需要send的数据都很少,通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一个TCP段后一次发送出去,这样接收方就收到了粘包数据。
- TCP(transport control protocol,传输控制协议)是面向连接的,面向流的,提供高可靠性服务。收发两端(客户端和服务器端)都要有一一成对的socket,因此,发送端为了将多个发往接收端的包,更有效的发到对方,使用了优化方法 (Nagle算法),将多次间隔较小且数据量小的数据,合并成一个大的数据块,然后进行封包。这样,接收端,就难于分辨出来了,必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
- UDP(user datagram protocol,用户数据报协议)是无连接的,面向消息的,提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法,, 由于UDP支持的是一对多的模式,所以接收端的skbuff(套接字缓冲区)采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包,在每个UDP包中就有了消息头(消息来源地址,端口等信息),这样,对于接收端来说,就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
- tcp是基于数据流的,于是收发的消息不能为空,这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制,防止程序卡住,而udp是基于数据报的,即便是你输入的是空内容(直接回车),那也不是空消息,udp协议会帮你封装上消息头,实验略udp的recvfrom是阻塞的,一个recvfrom(x)必须对唯一一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失,这意味着udp根本不会粘包,但是会丢数据,不可靠
tcp的协议数据不会丢,没有收完包,下次接收,会继续上次继续接收,己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的,但是会粘包。
tcp的协议数据不会丢,没有收完包,下次接收,会继续上次继续接收,己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的,但是会粘包。
二、发生粘包的两种情况
发送端需要等缓冲区满才发送出去,造成粘包(发送数据时间间隔很短,数据了很小,会当做一个包发出去,产生粘包)
#服务端
from socket import *
phone = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(SOL_SOCKET,SOCK_STREAM,1)
phone.bind(('127.0.0.1',8080))
phone.listen(5)
print('start running...')
coon,addr = phone.accept() #等待连接
data1 = coon.recv(10) #10指定接收字节的大小
data2 = coon.recv(10)
print('------------>',data1.decode('utf-8'))
print('------------>',data2.decode('utf-8'))
coon.close()
phone.close()
#服务端打印
start running...
------------> hellohello
------------> world
#客户端
from socket import *
import time
phone = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
phone.connect(('127.0.0.1',8080))
phone.send('hello'.encode('utf-8'))
phone.send('helloworld'.encode('utf-8'))
phone.close()
接收方不及时接收缓冲区的包,造成多个包接收(客户端发送了一段数据,服务端只收了一小部分,服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据,产生粘包)
#服务端
from socket import *
phone = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(SOL_SOCKET,SOCK_STREAM,1)
phone.bind(('127.0.0.1',8080))
phone.listen(5)
print('start running...')
coon,addr = phone.accept() #等待连接
data1 = coon.recv(2) #一次没有接收完整
data2 = coon.recv(10) #下一次接收的时候会先取旧的数据,然后取新的
# data3 = coon.recv(1024) #接收等5秒后的信息
print('------------>',data1.decode('utf-8'))
print('------------>',data2.decode('utf-8'))
# print('------------>',data3.decode('utf-8'))
coon.close()
phone.close()
#服务端打印:
start running...
------------> he
------------> llo
#客户端
from socket import *
import time
phone = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
phone.connect(('127.0.0.1',8080))
phone.send('hello'.encode('utf-8'))
time.sleep(5)
phone.send('haiyan'.encode('utf-8'))
phone.close()
三、解决粘包的方法
问题的根源在于,接收端不知道发送端将要传送的字节流的长度,所以解决粘包的方法就是围绕,如何让发送端在发送数据前,把自己将要发送的字节流总大小让接收端知晓,然后接收端来一个死循环接收完所有数据
简单的解决方法
#_*_coding:utf-8_*_
__author__ = 'Linhaifeng'
import socket,subprocess
ip_port=('127.0.0.1',8080)
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
s.bind(ip_port)
s.listen(5)
while True:
conn,addr=s.accept()
print('客户端',addr)
while True:
msg=conn.recv(1024)
if not msg:break
res=subprocess.Popen(msg.decode('utf-8'),shell=True,\
stdin=subprocess.PIPE,\
stderr=subprocess.PIPE,\
stdout=subprocess.PIPE)
err=res.stderr.read()
if err:
ret=err
else:
ret=res.stdout.read()
data_length=len(ret) #计算返回的字节的大小
conn.send(str(data_length).encode('utf-8')) #告诉客户端数据的大小
data=conn.recv(1024).decode('utf-8') #得到客户端的确认信息
if data == 'recv_ready':
conn.sendall(ret) #发送全部数据
conn.close()
import socket,time
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex(('127.0.0.1',8080))
while True:
msg=input('>>: ').strip()
if len(msg) == 0:continue # 防止卡机
if msg == 'quit':break
s.send(msg.encode('utf-8')) #向服务端发送命令
length=int(s.recv(1024).decode('utf-8')) #得到将要收到数据的大小
s.send('recv_ready'.encode('utf-8')) #发送确认信息
send_size=0
recv_size=0
data=b''
while recv_size < length: #循环接收 ,直到全部接收信息
data+=s.recv(1024)
recv_size+=len(data)
print(data.decode('gbk'))
Case 2
利用struct
将长度封装成固定长度的字节
# 服务端
import socket
import subprocess
import struct
phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机
phone.bind(('127.0.0.1',8080)) #绑定手机卡
phone.listen(5) #阻塞的最大数
print('start runing.....')
while True: #链接循环
coon,addr = phone.accept()# 等待接电话
print(coon,addr)
while True: #通信循环
# 收发消息
cmd = coon.recv(1024) #接收的最大数
print('接收的是:%s'%cmd.decode('utf-8'))
#处理过程
res = subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell = True,
stdout=subprocess.PIPE, #标准输出
stderr=subprocess.PIPE #标准错误
)
stdout = res.stdout.read()
stderr = res.stderr.read()
#先发报头(转成固定长度的bytes类型,那么怎么转呢?就用到了struct模块)
#len(stdout) + len(stderr)#统计数据的长度
header = struct.pack('i',len(stdout)+len(stderr))#制作报头
coon.send(header)
#再发命令的结果
coon.send(stdout)
coon.send(stderr)
coon.close()
phone.close()
import socket
import struct
phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.connect(('127.0.0.1',8080)) #连接服
while True:
# 发收消息
cmd = input('请你输入命令>>:').strip()
if not cmd:continue
phone.send(cmd.encode('utf-8')) #发送
#先收报头
header_struct = phone.recv(4) #收四个
unpack_res = struct.unpack('i',header_struct) #struct.unpack得到的为元组类型
total_size = unpack_res[0] #总长度 取第一个元素
#后收数据
recv_size = 0
total_data=b''
while recv_size<total_size: #循环的收
recv_data = phone.recv(1024) #1024只是一个最大的限制
recv_size+=len(recv_data) #
total_data+=recv_data #
print('返回的消息:%s'%total_data.decode('gbk'))
phone.close()
客户端
四、解决粘包问题升级版:完整的解决了
import socket
import subprocess
import struct
import json
phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
phone.bind(('127.0.0.1',8080)) #绑定手机卡
phone.listen(5) #阻塞的最大数
print('start runing.....')
while True: #链接循环
coon,addr = phone.accept()# 等待接电话
print(coon,addr)
while True: #通信循环
# 收发消息
cmd = coon.recv(1024) #接收的最大数
print('接收的是:%s'%cmd.decode('utf-8'))
#处理过程
res = subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell = True,
stdout=subprocess.PIPE, #标准输出
stderr=subprocess.PIPE #标准错误
)
stdout = res.stdout.read()
stderr = res.stderr.read()
# 制作报头
header_dic = {
'total_size': len(stdout)+len(stderr), # 总共的大小
'filename': None,
'md5': None
}
header_json = json.dumps(header_dic) #字符串类型
header_bytes = header_json.encode('utf-8') #转成bytes类型(但是长度是可变的)
#先发报头的长度
coon.send(struct.pack('i',len(header_bytes))) #发送固定长度的报头
#再发报头
coon.send(header_bytes)
#最后发命令的结果
coon.send(stdout)
coon.send(stderr)
coon.close()
phone.close()
服务端
import socket
import struct
import json
phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.connect(('127.0.0.1',8080)) #连接服务器
while True:
# 发收消息
cmd = input('请你输入命令>>:').strip()
if not cmd:continue
phone.send(cmd.encode('utf-8')) #发送
#先收报头的长度
header_len = struct.unpack('i',phone.recv(4))[0] #吧bytes类型的反解
#在收报头
header_bytes = phone.recv(header_len) #收过来的也是bytes类型
header_json = header_bytes.decode('utf-8') #拿到json格式的字典
header_dic = json.loads(header_json) #反序列化拿到字典了
total_size = header_dic['total_size'] #就拿到数据的总长度了
#最后收数据
recv_size = 0
total_data=b''
while recv_size<total_size: #循环的收
recv_data = phone.recv(1024) #1024只是一个最大的限制
recv_size+=len(recv_data) #有可能接收的不是1024个字节,或许比1024多呢,
# 那么接收的时候就接收不全,所以还要加上接收的那个长度
total_data+=recv_data #最终的结果
print('返回的消息:%s'%total_data.decode('gbk'))
phone.close()
客户端
转自:https://blog.csdn.net/HHG20171226/article/details/93618176
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