Linux 网络编程详解四（流协议与粘包）
TCP/IP协议是一种流协议，流协议是字节流，只有开始和结束，包与包之间没有边界，所以容易产生粘包，但是不会丢包。 UDP/IP协议是数据报，有边界，不存在粘包，但是可能丢包。
产生粘包问题的原因 1.SQ_SNDBUF套接字本身有缓冲区（发送缓冲区，接收缓冲区） 2.tcp传送的网络数据最大值MSS大小限制 3.链路层也有MTU（最大传输单元）大小限制，如果数据包大于>MTU要在IP层进行分片，导致消息分割。（可以简单的认为MTU是MSS加包头数据） 4.tcp的流量控制和拥塞控制，也可能导致粘包 5.tacp延迟发送机制等等 结论：TCP/IP协议，在传输层没有处理粘包问题，必须由程序员处理
粘包的解决方案--本质上是要在应用层维护消息与消息的边界 1.定包长 2.包尾加\r\n（比如ftp协议） 3.包头加上包体长度 4.更复杂的应用层协议
粘包的几种状态
//粘包解决方案--包头加上包体长度 //服务器 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <errno.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> #include <signal.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> typedef struct _packet { int len; //定义包体长度 char buf[1024]; //定义包体 } Packet; /* * fd：文件描述符 * buf：数据缓存区 * count：读取字符数 * */ ssize_t readn(int fd, const void *buf, ssize_t count) { //定义临时指针变量 char *pbuf = (char *)buf; //定义每次已读数据 ssize_t nread = 0; //定义剩余数据 ssize_t lread = count; while (lread > 0) { nread = read(fd, pbuf, lread); /* * 情况分析：假设b缓冲区buf足够大 * 如果nread==count,说明数据正好被读完 * nread<count，说明数据没有被读完，这种情况就是由于粘包产生的 * socket只接收了数据的一部分，TCP/IP协议不可能出现丢包情况 * nread==0，说明对方关闭文件描述符 * nread==-1，说明read函数报错 * nread>count，这种情况不可能存在 * */ if (nread == -1) { //read()属于可中断睡眠函数，需要做信号处理 if (errno == EINTR) continue; perror("read() err"); return -1; } else if (nread == 0) { printf("client is closed !\n"); //返回已经读取的字节数 return count - lread; } //重新获取 剩余的 需要读取的 字节数 lread = lread - nread; //指针后移 pbuf = pbuf + nread; } return count; } /* fd：文件描述符 * buf：数据缓存区 * count：读取字符数 * */ ssize_t writen(int fd, const void *buf, ssize_t count) { //定义临时指针变量 char *pbuf = (char *)buf; //每次写入字节数 ssize_t nwrite = 0; //剩余未写字节数 ssize_t lwrite = count; while (lwrite > 0) { nwrite = write(fd, pbuf, lwrite); if (nwrite == -1) { if (errno == EINTR) continue; perror("write() err"); return -1; } else if (nwrite == 0) { printf("client is closed !\n"); //对方关闭文件描述符，返回已经写完的字节数 return count - lwrite; } lwrite -= nwrite; pbuf += nwrite; } return count; } int main(int arg, char *args[]) { //create socket int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (listenfd == -1) { perror("socket() err"); return -1; } //reuseaddr int optval = 1; if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, sizeof(optval)) == -1) { perror("setsockopt() err"); return -1; } //bind struct sockaddr_in addr; addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_port = htons(8080); addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); if (bind(listenfd, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) == -1) { perror("bind() err"); return -1; } //listen if(listen(listenfd,SOMAXCONN)==-1) { perror("listen() err"); return -1; } //accept struct sockaddr_in peeraddr; socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr); int conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&peeraddr,&peerlen); if (conn == -1) { perror("accept() err"); return -1; } Packet _packet; while (1) { memset(&_packet, 0, sizeof(_packet)); //获取报文自定义包头 int rc = readn(conn, &_packet.len, 4); if (rc == -1) { exit(0); } else if (rc < 4) { exit(0); } //把网络字节序转化成本地字节序 int n = ntohl(_packet.len); //获取报文自定义包体 rc = readn(conn, _packet.buf, n); if (rc == -1) { exit(0); } else if (rc < n) { exit(0); } //打印报文数据 fputs(_packet.buf, stdout); //将原来的报文数据发送回去 printf("发送报文的长度%d\n", 4 + n); rc = writen(conn, &_packet, 4 + n); if (rc == -1) { exit(0); } else if (rc < 4 + n) { exit(0); } } return 0; }
//粘包解决方案--包头加上包体长度 //客户端 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <errno.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> #include <signal.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> typedef struct _packet { int len; //定义包体长度 char buf[1024]; //定义包体 } Packet; /* * fd：文件描述符 * buf：数据缓存区 * count：读取字符数 * */ ssize_t readn(int fd, const void *buf, ssize_t count) { //定义临时指针变量 char *pbuf = (char *)buf; //定义每次已读数据 ssize_t nread = 0; //定义剩余数据 ssize_t lread = count; while (lread > 0) { nread = read(fd, pbuf, lread); /* * 情况分析：假设b缓冲区buf足够大 * 如果nread==count,说明数据正好被读完 * nread<count，说明数据没有被读完，这种情况就是由于粘包产生的 * socket只接收了数据的一部分，TCP/IP协议不可能出现丢包情况 * nread==0，说明对方关闭文件描述符 * nread==-1，说明read函数报错 * nread>count，这种情况不可能存在 * */ if (nread == -1) { //read()属于可中断睡眠函数，需要做信号处理 if (errno == EINTR) continue; perror("read() err"); return -1; } else if (nread == 0) { printf("client is closed !\n"); //返回已经读取的字节数 return count - lread; } //重新获取 剩余的 需要读取的 字节数 lread = lread - nread; //指针后移 pbuf = pbuf + nread; } return count; } /* fd：文件描述符 * buf：数据缓存区 * count：读取字符数 * */ ssize_t writen(int fd, const void *buf, ssize_t count) { //定义临时指针变量 char *pbuf = (char *)buf; //每次写入字节数 ssize_t nwrite = 0; //剩余未写字节数 ssize_t lwrite = count; while (lwrite > 0) { nwrite = write(fd, pbuf, lwrite); if (nwrite == -1) { if (errno == EINTR) continue; perror("write() err"); return -1; } else if (nwrite == 0) { printf("client is closed !\n"); //对方关闭文件描述符，返回已经写完的字节数 return count - lwrite; } lwrite -= nwrite; pbuf += nwrite; } return count; } int main(int arg, char *args[]) { //create socket int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (sockfd == -1) { perror("socket() err"); return -1; } //connect struct sockaddr_in addr; addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_port = htons(8080); addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) == -1) { perror("connect() err"); return -1; } int rc = 0, numx = 0; Packet _packet; memset(&_packet, 0, sizeof(_packet)); while (fgets(_packet.buf, sizeof(_packet.buf), stdin) != NULL) { //发送数据 numx = strlen(_packet.buf); //将本地字节转化成网络字节序 _packet.len = htonl(numx); rc = writen(sockfd, &_packet, 4 + numx); if (rc == -1) { return -1; } else if (rc < 4 + numx) { return -1; } //接收数据 memset(&_packet, 0, sizeof(_packet)); //获取包头 rc = readn(sockfd, &_packet.len, 4); if (rc == -1) { return -1; } else if (rc < 4) { return -1; } //将网络字节转化成本地字节 numx = ntohl(_packet.len); //printf("接收数据的大小是%d\n",numx); //获取包体 rc = readn(sockfd, &_packet.buf, numx); if (rc == -1) { return -1; } else if (rc < numx) { return -1; } //打印包体 fputs(_packet.buf,stdout); memset(&_packet, 0, sizeof(_packet)); } return 0; }
