有關(guān)TCP和UDP 粘包 消息保護(hù)邊界

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在socket網(wǎng)絡(luò)程序中，TCP和UDP分別是面向連接和非面向連接的。因此TCP的socket編程，收發(fā)兩端（客戶端和服務(wù)器端）都要有一一成對的socket，因此，發(fā)送端為了將多個(gè)發(fā)往接收端的包，更有效的發(fā)到對方，使用了優(yōu)化方法（Nagle算法），將多次間隔較小且數(shù)據(jù)量小的數(shù)據(jù)，合并成一個(gè)大的數(shù)據(jù)塊，然后進(jìn)行封包。這樣，接收端，就難于分辨出來了，必須提供科學(xué)的拆包機(jī)制。
對于UDP，不會使用塊的合并優(yōu)化算法，這樣，實(shí)際上目前認(rèn)為，是由于UDP支持的是一對多的模式，所以接收端的skbuff(套接字緩沖區(qū)）采用了鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)來記錄每一個(gè)到達(dá)的UDP包，在每個(gè)UDP包中就有了消息頭（消息來源地址，端口等信息），這樣，對于接收端來說，就容易進(jìn)行區(qū)分處理了

保護(hù)消息邊界和流

那么什么是保護(hù)消息邊界和流呢?

保護(hù)消息邊界，就是指傳輸協(xié)議把數(shù)據(jù)當(dāng)作一條獨(dú)立的消息在網(wǎng)上 
傳輸,接收端只能接收獨(dú)立的消息.也就是說存在保護(hù)消息邊界,接收 
端一次只能接收發(fā)送端發(fā)出的一個(gè)數(shù)據(jù)包. 
而面向流則是指無保護(hù)消息保護(hù)邊界的,如果發(fā)送端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù), 
接收端有可能在一次接收動作中,會接收兩個(gè)或者更多的數(shù)據(jù)包.

我們舉個(gè)例子來說,例如,我們連續(xù)發(fā)送三個(gè)數(shù)據(jù)包,大小分別是2k, 
4k , 8k,這三個(gè)數(shù)據(jù)包,都已經(jīng)到達(dá)了接收端的網(wǎng)絡(luò)堆棧中,如果使 
用UDP協(xié)議,不管我們使用多大的接收緩沖區(qū)去接收數(shù)據(jù),我們必須有 
三次接收動作,才能夠把所有的數(shù)據(jù)包接收完.而使用TCP協(xié)議,我們 
只要把接收的緩沖區(qū)大小設(shè)置在14k以上,我們就能夠一次把所有的 
數(shù)據(jù)包接收下來.只需要有一次接收動作.

這就是因?yàn)?strong style="color: black; background-color: rgb(255, 255, 102); ">UDP協(xié)議的保護(hù)消息邊界使得每一個(gè)消息都是獨(dú)立的.而 
流傳輸,卻把數(shù)據(jù)當(dāng)作一串?dāng)?shù)據(jù)流,他不認(rèn)為數(shù)據(jù)是一個(gè)一個(gè)的消息.

所以有很多人在使用tcp協(xié)議通訊的時(shí)候,并不清楚tcp是基于流的 
傳輸,當(dāng)連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候,他們時(shí)常會認(rèn)識tcp會丟包.其實(shí)不然, 
因?yàn)楫?dāng)他們使用的緩沖區(qū)足夠大時(shí),他們有可能會一次接收到兩個(gè)甚 
至更多的數(shù)據(jù)包,而很多人往往會忽視這一點(diǎn),只解析檢查了第一個(gè) 
數(shù)據(jù)包,而已經(jīng)接收的其他數(shù)據(jù)包卻被忽略了.所以大家如果要作這 
類的網(wǎng)絡(luò)編程的時(shí)候,必須要注意這一點(diǎn).

結(jié)論：
根據(jù)以上所說，可以這樣理解，TCP為了保證可靠傳輸，盡量減少額外
開銷（每次發(fā)包都要驗(yàn)證），因此采用了流式傳輸，面向流的傳輸，
相對于面向消息的傳輸，可以減少發(fā)送包的數(shù)量。從而減少了額外開
銷。但是，對于數(shù)據(jù)傳輸頻繁的程序來講，使用TCP可能會容易粘包。
當(dāng)然，對接收端的程序來講，如果機(jī)器負(fù)荷很重，也會在接收緩沖里
粘包。這樣，就需要接收端額外拆包，增加了工作量。因此，這個(gè)特
別適合的是數(shù)據(jù)要求可靠傳輸，但是不需要太頻繁傳輸?shù)膱龊希?br>兩次操作間隔100ms，具體是由TCP等待發(fā)送間隔決定的，取決于內(nèi)核
中的socket的寫法）

而UDP，由于面向的是消息傳輸，它把所有接收到的消息都掛接到緩沖
區(qū)的接受隊(duì)列中，因此，它對于數(shù)據(jù)的提取分離就更加方便，但是，
它沒有粘包機(jī)制，因此，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)量較小的時(shí)候，就會發(fā)生數(shù)據(jù)包
有效載荷較小的情況，也會增加多次發(fā)送的系統(tǒng)發(fā)送開銷（系統(tǒng)調(diào)用，
寫硬件等）和接收開銷。因此，應(yīng)該最好設(shè)置一個(gè)比較合適的數(shù)據(jù)包
的包長，來進(jìn)行UDP數(shù)據(jù)的發(fā)送。（UDP最大載荷為1472，因此最好能
每次傳輸接近這個(gè)數(shù)的數(shù)據(jù)量，這特別適合于視頻，音頻等大塊數(shù)據(jù)
的發(fā)送，同時(shí)，通過減少握手來保證流媒體的實(shí)時(shí)性）