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Golang通過包長協(xié)議處理TCP粘包的問題解決_Golang

作者:地下十一樓的森琦 ? 更新時間: 2022-08-15 編程語言

tcp粘包產(chǎn)生的原因這里就不說了,因為大家能搜索TCP粘包的處理方法,想必大概對TCP粘包有了一定了解,所以我們直接從處理思路開始講起

在這里插入圖片描述

tcp粘包現(xiàn)象代碼重現(xiàn)

首先,我們來重現(xiàn)一下TCP粘包,然后再此基礎(chǔ)之上解決粘包的問題,這里給出了client和server的示例代碼如下

/*
    文件名:client.go
    client客戶端的示例代碼(未處理粘包問題)
    通過無限循環(huán)無時間間隔發(fā)送數(shù)據(jù)給server服務(wù)器
    server將會不間斷的出現(xiàn)TCP粘包問題
*/
package main
import (
    "fmt"
    "net"
)
func main() {
    conn, err := net.Dial("tcp", ":9000")
    if err != nil {
        return
    }
    defer conn.Close()
    for {
        s := "Hello, Server!"
        n, err := conn.Write([]byte(s))
        if err != nil {
            fmt.Println("Error:", err)
            fmt.Println("Error N:", n)
            return
        }
        // 這里通過限制發(fā)送頻率和時間間隔來解決TCP粘包
        // 雖然能夠?qū)崿F(xiàn),但是頻率被限制,效率也會被限制
        // time.Sleep(time.Second * 1)
    }
}
/*
    文件名:server.go
    server服務(wù)端的示例代碼(未處理粘包問題)
    服務(wù)端接收到數(shù)據(jù)后立即打印
    此時將會不間斷的出現(xiàn)TCP粘包問題
*/
package main
import (
    "fmt"
    "net"
)
func main() {
    ln, err := net.Listen("tcp", ":9000")
    if err != nil {
        return
    }
    for {
        conn, err := ln.Accept()
        if err != nil {
            continue
        }
        go handleConnection(conn)
    }
}
func handleConnection(conn net.Conn) {
    defer conn.Close()
    tmp := []byte{}
    for {
        buf := make([]byte, 1024)
        n, err := conn.Read(buf)
        if err != nil {
            fmt.Println("Read Error:", err)
            fmt.Println("Read N:", n)
            return
        }
        fmt.Println(string(buf))
    }
}

按順序啟動server.go和client.go,正常情況下每行會輸出Hello, World!字樣,出現(xiàn)TCP粘包后,將會出現(xiàn)類似Hello, World!Hello之類的字樣,后一個包粘到前一個包了

解決TCP粘包有很多種方法,歸結(jié)起來就是通過自定義通訊協(xié)議來解決,例如分隔符協(xié)議、MQTT協(xié)議、包長協(xié)議等等,而我們這里介紹的就是通過包長協(xié)議來解決問題的,當(dāng)然包長協(xié)議也有很多種自定義的方法

通過演示的結(jié)果,我們可以看出來,后一個包粘到了前一個包,而且后一個包不一定是一個完整的包,也很有可能第一次收到的數(shù)據(jù)包也不是完整的數(shù)據(jù)包

tcp粘包問題處理方法

這樣我們就有必要校驗每次收到的數(shù)據(jù)包是否是我們期望收到的,比較直觀的,客戶端和服務(wù)端雙方協(xié)商某種協(xié)議,例如包長協(xié)議,在客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)時,先計算一下數(shù)據(jù)的長度(假設(shè)用2字節(jié)的uint16表示),然后將計算得到的長度和實際的數(shù)據(jù)組裝成一個包,最后發(fā)送給服務(wù)端;而服務(wù)端接收到數(shù)據(jù)時,先讀取2字節(jié)的數(shù)據(jù)長度信息(可能不足2字節(jié),程序需要針對這種情況設(shè)計),然后根據(jù)數(shù)據(jù)長度來讀取后邊的數(shù)據(jù)(可能會存在數(shù)據(jù)過剩、數(shù)據(jù)剛好、數(shù)據(jù)不足等情況,程序需要針對這些情況設(shè)計)

有了思路之后,我們就需要對發(fā)送端和接收端的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理了,因為發(fā)送端較為簡單,不需要考慮其他情況,只管封裝數(shù)據(jù)包發(fā)送,所以這里我們先對發(fā)送端client進(jìn)行處理

/*
    文件名:client.go
    使用包長協(xié)議,封裝TCP包并循環(huán)發(fā)送給server服務(wù)端
*/
package main
import (
    "encoding/binary"
    "fmt"
    "net"
)
func main() {
    conn, err := net.Dial("tcp", ":9000")
    if err != nil {
        return
    }
    defer conn.Close()
    for {
        s := "Hello, Server!"
        sbytes := make([]byte, 2+len(s))
        binary.BigEndian.PutUint16(sbytes, uint16(len(s)))
        copy(sbytes[2:], []byte(s))
        n, err := conn.Write(sbytes)
        if err != nil {
            fmt.Println("Error:", err)
            fmt.Println("Error N:", n)
            return
        }
        // time.Sleep(time.Second * 1)
    }
}

按照我們的思路,首先使用len()函數(shù)計算出待發(fā)送字符串的長度,然后使用make()函數(shù)創(chuàng)建一個[]byte切片作為待組裝發(fā)送的數(shù)據(jù)包緩存sbyte,長度就是2字節(jié)的包頭+字符串的長度,接著通過binary.BigEndian.PutUint16()函數(shù)來對數(shù)據(jù)包緩存sbyte進(jìn)行操作,將字符串的長度信息寫入2字節(jié)的包頭中,緊接著又通過copy()完成封包組裝,最后通過conn.Write()將封包發(fā)送出去,這樣子發(fā)送出去的數(shù)據(jù)大概長成下面的樣子

[0][14][H][e][l][l][o][,][ ][S][e][r][v][e][r][!]

其中,封包整體長16bytes,Hello, Server!則長14bytes

好了,至此數(shù)據(jù)將會循環(huán)不簡短的發(fā)送給服務(wù)端,接下來我們就要對服務(wù)端server.go進(jìn)行處理了,先上代碼

/*
    文件名:server.go
    使用包長協(xié)議,處理接收到的封包數(shù)據(jù)
    收到的封包數(shù)據(jù),可能存在幾種情況:
    1、封包總長度不足2字節(jié)(這種情況不能完整獲取包頭),緩存起來與下次獲取的數(shù)據(jù)拼接
    2、封包總長度剛好2字節(jié),數(shù)據(jù)長度信息讀出來是0,這種情況可以正常處理并清空緩存
    3、封包總長度大于2字節(jié),數(shù)據(jù)長度信息大于封包數(shù)據(jù)實際長度,表示數(shù)據(jù)包不完整,需要等到下一次讀取再拼接起來
    4、封包總長度大于2字節(jié),數(shù)據(jù)長度信息等于封包數(shù)據(jù)實際長度,這種情況(理想情況)可以正常處理并清空緩存
    5、封包總長度大于2字節(jié),數(shù)據(jù)長度信息小于封包實際長度,表示數(shù)據(jù)包發(fā)生TCP粘包了,讀取實際數(shù)據(jù)后,將剩余部分緩存起來等待下次拼接
    PS:這里只總結(jié)出了這幾種情況,其他未發(fā)現(xiàn)的情況還需另外處理
*/
package main
import (
    "encoding/binary"
    "fmt"
    "net"
)
func main() {
    ln, err := net.Listen("tcp", ":9000")
    if err != nil {
        return
    }
    for {
        conn, err := ln.Accept()
        if err != nil {
            continue
        }
        go handleConnection(conn)
    }
}
func handleConnection(conn net.Conn) {
    defer conn.Close()
    tmp := []byte{}
    for {
        buf := make([]byte, 1024)
        // fmt.Println("len:", len(buf), " cap:", cap(buf))
        n, err := conn.Read(buf)
        if err != nil {
            if e, ok := err.(*net.OpError); ok {
                fmt.Println(e.Source, e.Addr, e.Net, e.Op, e.Err)
                if e.Timeout() {
                    fmt.Println("Timeout Error")
                }
            }
            fmt.Println("Read Error:", err)
            fmt.Println("Read N:", n)
            return
        }
        if n == 0 {
            fmt.Println("Read N:", n)
            return
        }
        tmp = append(tmp, buf[:n]...)
        length := len(tmp)
        if length < 2 {
            continue
        }
        if length >= 2 {
            head := make([]byte, 2)
            copy(head, tmp[:2])
            dataLength := binary.BigEndian.Uint16(head)
            data := make([]byte, dataLength)
            copy(data, tmp[2:dataLength+2])
            fmt.Println(string(data)) // 得到數(shù)據(jù)
            if uint16(length) == 2+dataLength {
                tmp = []byte{}
            } else if uint16(length) > 2+dataLength {
                tmp = tmp[dataLength+2:]
            }
        }
        // fmt.Println(string(buf))
    }
}

ps:這里的示例代碼不能直接用于生產(chǎn)環(huán)境,只是提供tcp粘包處理的思路過程,代碼還是存在一些問題的,例如server.go服務(wù)端還沒有對第3種情況進(jìn)行處理,封包總長度大于2字節(jié),數(shù)據(jù)長度信息大于封包數(shù)據(jù)實際長度,表示數(shù)據(jù)包不完整,需要等到下一次讀取再拼接起來

原文鏈接:https://blog.csdn.net/wudics/article/details/125324371

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