Golang TCP粘包拆包问题的解决方法

什么是粘包问题

最近在使用Golang编写Socket层,发现有时候接收端会一次读到多个数据包的问题。于是通过查阅资料,发现这个就是传说中的TCP粘包问题。下面通过编写代码来重现这个问题:

服务端代码 server/main.go

func main() {
	l, err := net.Listen("tcp", ":4044")
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	fmt.Println("listen to 4044")
	for {
  // 监听到新的连接,创建新的 goroutine 交给 handleConn函数 处理
		conn, err := l.Accept()
		if err != nil {
			fmt.Println("conn err:", err)
		} else {
			go handleConn(conn)
		}
	}
}

func handleConn(conn net.Conn) {
	defer conn.Close()
	defer fmt.Println("关闭")
	fmt.Println("新连接:", conn.RemoteAddr())

	result := bytes.NewBuffer(nil)
	var buf [1024]byte
	for {
		n, err := conn.Read(buf[0:])
		result.Write(buf[0:n])
		if err != nil {
			if err == io.EOF {
				continue
			} else {
				fmt.Println("read err:", err)
				break
			}
		} else {
			fmt.Println("recv:", result.String())
		}
		result.Reset()
	}
}

客户端代码 client/main.go

func main() {
	data := []byte("[这里才是一个完整的数据包]")
	conn, err := net.DialTimeout("tcp", "localhost:4044", time.Second*30)
	if err != nil {
		fmt.Printf("connect failed, err : %v\n", err.Error())
  return
	}
	for i := 0; i <1000; i++ {
		_, err = conn.Write(data)
		if err != nil {
			fmt.Printf("write failed , err : %v\n", err)
			break
		}
	}
}

运行结果

listen to 4044
新连接: [::1]:53079
recv: [这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据�
recv: �][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包]
recv: [这里才是一个完整的数据包]
recv: [这里才是一个完整的数据包]
recv: [这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包][这里才是一个完整的数据包]
recv: [这里才是一个完整的数据包]
...省略其它的...

从服务端的控制台输出可以看出,存在三种类型的输出:

  1. 一种是正常的一个数据包输出。
  2. 一种是多个数据包“粘”在了一起,我们定义这种读到的包为粘包。
  3. 一种是一个数据包被“拆”开,形成一个破碎的包,我们定义这种包为半包。

为什么会出现半包和粘包?

  • 客户端一段时间内发送包的速度太多,服务端没有全部处理完。于是数据就会积压起来,产生粘包。
  • 定义的读的buffer不够大,而数据包太大或者由于粘包产生,服务端不能一次全部读完,产生半包。

什么时候需要考虑处理半包和粘包?

TCP连接是长连接,即一次连接多次发送数据。
每次发送的数据是结构的,比如 JSON格式的数据 或者 数据包的协议是由我们自己定义的(包头部包含实际数据长度、协议魔数等)。

解决思路

  1. 定长分隔(每个数据包最大为该长度,不足时使用特殊字符填充) ,但是数据不足时会浪费传输资源
  2. 使用特定字符来分割数据包,但是若数据中含有分割字符则会出现Bug
  3. 在数据包中添加长度字段,弥补了以上两种思路的不足,推荐使用

拆包演示

通过上述分析,我们最好通过第三种思路来解决拆包粘包问题。

Golang的bufio库中有为我们提供了Scanner,来解决这类分割数据的问题。

type Scanner
Scanner provides a convenient interface for reading data such as a file of newline-delimited lines of text. Successive calls to the Scan method will step through the 'tokens' of a file, skipping the bytes between the tokens. The specification of a token is defined by a split function of type SplitFunc; the default split function breaks the input into lines with line termination stripped. Split functions are defined in this package for scanning a file into lines, bytes, UTF-8-encoded runes, and space-delimited words. The client may instead provide a custom split function.

简单来讲即是:

Scanner为 读取数据 提供了方便的 接口。连续调用Scan方法会逐个得到文件的“tokens”,跳过 tokens 之间的字节。token 的规范由 SplitFunc 类型的函数定义。我们可以改为提供自定义拆分功能。

接下来看看 SplitFunc 类型的函数是什么样子的:

type SplitFunc func(data []byte, atEOF bool) (advance int, token []byte, err error)

Golang官网文档上提供的使用例子🌰:

func main() {
	// An artificial input source.
	const input = "1234 5678 1234567901234567890"
	scanner := bufio.NewScanner(strings.NewReader(input))
	// Create a custom split function by wrapping the existing ScanWords function.
	split := func(data []byte, atEOF bool) (advance int, token []byte, err error) {
		advance, token, err = bufio.ScanWords(data, atEOF)
		if err == nil && token != nil {
			_, err = strconv.ParseInt(string(token), 10, 32)
		}
		return
	}
	// Set the split function for the scanning operation.
	scanner.Split(split)
	// Validate the input
	for scanner.Scan() {
		fmt.Printf("%s\n", scanner.Text())
	}

	if err := scanner.Err(); err != nil {
		fmt.Printf("Invalid input: %s", err)
	}
}

于是,我们可以这样改写我们的程序:

服务端代码 server/main.go

func main() {
	l, err := net.Listen("tcp", ":4044")
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	fmt.Println("listen to 4044")
	for {
		conn, err := l.Accept()
		if err != nil {
			fmt.Println("conn err:", err)
		} else {
			go handleConn2(conn)
		}
	}
}

func packetSlitFunc(data []byte, atEOF bool) (advance int, token []byte, err error) {
  // 检查 atEOF 参数 和 数据包头部的四个字节是否 为 0x123456(我们定义的协议的魔数)
	if !atEOF && len(data) > 6 && binary.BigEndian.Uint32(data[:4]) == 0x123456 {
		var l int16
    // 读出 数据包中 实际数据 的长度(大小为 0 ~ 2^16)
		binary.Read(bytes.NewReader(data[4:6]), binary.BigEndian, &l)
		pl := int(l) + 6
		if pl <= len(data) {
			return pl, data[:pl], nil
		}
	}
	return
}

func handleConn2(conn net.Conn) {
	defer conn.Close()
	defer fmt.Println("关闭")
	fmt.Println("新连接:", conn.RemoteAddr())
	result := bytes.NewBuffer(nil)
  var buf [65542]byte // 由于 标识数据包长度 的只有两个字节 故数据包最大为 2^16+4(魔数)+2(长度标识)
	for {
		n, err := conn.Read(buf[0:])
		result.Write(buf[0:n])
		if err != nil {
			if err == io.EOF {
				continue
			} else {
				fmt.Println("read err:", err)
				break
			}
		} else {
			scanner := bufio.NewScanner(result)
			scanner.Split(packetSlitFunc)
			for scanner.Scan() {
				fmt.Println("recv:", string(scanner.Bytes()[6:]))
			}
		}
		result.Reset()
	}
}

客户端代码 client/main.go

func main() {
	l, err := net.Listen("tcp", ":4044")
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	fmt.Println("listen to 4044")
	for {
		conn, err := l.Accept()
		if err != nil {
			fmt.Println("conn err:", err)
		} else {
			go handleConn2(conn)
		}
	}
}

func packetSlitFunc(data []byte, atEOF bool) (advance int, token []byte, err error) {
  // 检查 atEOF 参数 和 数据包头部的四个字节是否 为 0x123456(我们定义的协议的魔数)
	if !atEOF && len(data) > 6 && binary.BigEndian.Uint32(data[:4]) == 0x123456 {
		var l int16
    // 读出 数据包中 实际数据 的长度(大小为 0 ~ 2^16)
		binary.Read(bytes.NewReader(data[4:6]), binary.BigEndian, &l)
		pl := int(l) + 6
		if pl <= len(data) {
			return pl, data[:pl], nil
		}
	}
	return
}

func handleConn2(conn net.Conn) {
	defer conn.Close()
	defer fmt.Println("关闭")
	fmt.Println("新连接:", conn.RemoteAddr())
	result := bytes.NewBuffer(nil)
  var buf [65542]byte // 由于 标识数据包长度 的只有两个字节 故数据包最大为 2^16+4(魔数)+2(长度标识)
	for {
		n, err := conn.Read(buf[0:])
		result.Write(buf[0:n])
		if err != nil {
			if err == io.EOF {
				continue
			} else {
				fmt.Println("read err:", err)
				break
			}
		} else {
			scanner := bufio.NewScanner(result)
			scanner.Split(packetSlitFunc)
			for scanner.Scan() {
				fmt.Println("recv:", string(scanner.Bytes()[6:]))
			}
		}
		result.Reset()
	}
}

运行结果

listen to 4044
新连接: [::1]:55738
recv: [这里才是一个完整的数据包]
recv: [这里才是一个完整的数据包]
recv: [这里才是一个完整的数据包]
recv: [这里才是一个完整的数据包]
recv: [这里才是一个完整的数据包]
recv: [这里才是一个完整的数据包]
recv: [这里才是一个完整的数据包]
recv: [这里才是一个完整的数据包]
...省略其它的...

总结

以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,谢谢大家对我们的支持。

(0)

相关推荐

  • 利用Golang实现TCP连接的双向拷贝详解

    前言 本文主要给大家介绍了关于Golang实现TCP连接的双向拷贝的相关内容,分享出来供大家参考学习,下面话不多说了,来一起看看详细的介绍吧. 最简单的实现 每次来一个Server的连接,就新开一个Client的连接.用一个goroutine从server拷贝到client,再用另外一个goroutine从client拷贝到server.任何一方断开连接,双向都断开连接. func main() { runtime.GOMAXPROCS(1) listener, err := net.Liste

  • golang之tcp自动重连实现方法

    操作系统: CentOS 6.9_x64 go语言版本: 1.8.3 问题描述 现有一个tcp客户端程序,需定期从服务器取数据,但由于种种原因(网络不稳定等)需要自动重连. 测试服务器示例代码: /* tcp server for test */ package main import ( "fmt" "net" "os" "strings" "time" ) func checkError(err err

  • 6行代码快速解决golang TCP粘包问题

    前言 什么是TCP粘包问题以及为什么会产生TCP粘包,本文不加讨论.本文使用golang的bufio.Scanner来实现自定义协议解包. 下面话不多说了,来一起看看详细的介绍吧. 协议数据包定义 本文模拟一个日志服务器,该服务器接收客户端传到的数据包并显示出来 type Package struct { Version [2]byte // 协议版本,暂定V1 Length int16 // 数据部分长度 Timestamp int64 // 时间戳 HostnameLength int16

  • Golang TCP粘包拆包问题的解决方法

    什么是粘包问题 最近在使用Golang编写Socket层,发现有时候接收端会一次读到多个数据包的问题.于是通过查阅资料,发现这个就是传说中的TCP粘包问题.下面通过编写代码来重现这个问题: 服务端代码 server/main.go func main() { l, err := net.Listen("tcp", ":4044") if err != nil { panic(err) } fmt.Println("listen to 4044")

  • Netty解决 TCP 粘包拆包的方法

    什么是粘包/拆包 一般所谓的TCP粘包是在一次接收数据不能完全地体现一个完整的消息数据.TCP通讯为何存在粘包呢?主要原因是TCP是以流的方式来处理数据,再加上网络上MTU的往往小于在应用处理的消息数据,所以就会引发一次接收的数据无法满足消息的需要,导致粘包的存在.处理粘包的唯一方法就是制定应用层的数据通讯协议,通过协议来规范现有接收的数据是否满足消息数据的需要. 我们都知道TCP是基于字节流的传输协议. 那么数据在通信层传播其实就像河水一样并没有明显的分界线,而数据具体表示什么意思什么地方有句

  • 使用Netty解决TCP粘包和拆包问题过程详解

    前言 上一篇我们介绍了如果使用Netty来开发一个简单的服务端和客户端,接下来我们来讨论如何使用解码器来解决TCP的粘包和拆包问题 TCP为什么会粘包/拆包 我们知道,TCP是以一种流的方式来进行网络转播的,当tcp三次握手简历通信后,客户端服务端之间就建立了一种通讯管道,我们可以想象成自来水管道,流出来的水是连城一片的,是没有分界线的. TCP底层并不了解上层的业务数据的具体含义,它会根据TCP缓冲区的实际情况进行包的划分. 所以对于我们应用层而言.我们直观是发送一个个连续完整TCP数据包的,

  • Golang通过包长协议处理TCP粘包的问题解决

    tcp粘包产生的原因这里就不说了,因为大家能搜索TCP粘包的处理方法,想必大概对TCP粘包有了一定了解,所以我们直接从处理思路开始讲起 tcp粘包现象代码重现 首先,我们来重现一下TCP粘包,然后再此基础之上解决粘包的问题,这里给出了client和server的示例代码如下 /* 文件名:client.go client客户端的示例代码(未处理粘包问题) 通过无限循环无时间间隔发送数据给server服务器 server将会不间断的出现TCP粘包问题 */ package main import

  • C#中TCP粘包问题的解决方法

    一.TCP粘包产生的原理 1.TCP粘包是指发送方发送的若干包数据到接收方接收时粘成一包,从接收缓冲区看,后一包数据的头紧接着前一包数据的尾.出现粘包现象的原因是多方面的,它既可能由发送方造成,也可能由接收方造成. 2.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包数据.若连续几次发送的数据都很少,通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一包后一次发送出去,这样接收方就收到了粘包数据.接收方引起的粘包是由于接收方用户进程不及时接收数据,从

  • Netty粘包拆包问题解决方案

    TCP黏包拆包 TCP是一个流协议,就是没有界限的一长串二进制数据.TCP作为传输层协议并不不了解上层业务数据的具体含义,它会根据TCP缓冲区的实际情况进行数据包的划分,所以在业务上认为是一个完整的包,可能会被TCP拆分成多个包进行发送,也有可能把多个小的包封装成一个大的数据包发送,这就是所谓的TCP粘包和拆包问题. 怎么解决? • 消息定长度,传输的数据大小固定长度,例如每段的长度固定为100字节,如果不够空位补空格 • 在数据包尾部添加特殊分隔符,比如下划线,中划线等 • 将消息分为消息头和

  • Netty粘包拆包及使用原理详解

    目录 为什么使用Netty框架 Netty框架介绍 Netty实战 Netty编写服务器端 Netty客户端 粘包与拆包 为什么使用Netty框架 NIO的类库和API繁杂,使用麻烦,你需要熟练掌握Selector.ServerSocketChannel.SocketChannel.ByteBuffer等. 需要具备其他的额外技能做铺垫,例如熟悉Java多线程编程.这是因为NIO编程涉及到 Reactor 模式,你必须对多线程和网路编程非常熟悉,才能编写出高质量的NIO程序. 可靠性能力补齐,工

  • GO语言如何手动处理TCP粘包详解

    前言 一般所谓的TCP粘包是在一次接收数据不能完全地体现一个完整的消息数据.TCP通讯为何存在粘包呢?主要原因是TCP是以流的方式来处理数据,再加上网络上MTU的往往小于在应用处理的消息数据,所以就会引发一次接收的数据无法满足消息的需要,导致粘包的存在.处理粘包的唯一方法就是制定应用层的数据通讯协议,通过协议来规范现有接收的数据是否满足消息数据的需要.在应用中处理粘包的基础方法主要有两种分别是以4节字描述消息大小或以结束符,实际上也有两者相结合的如HTTP,redis的通讯协议等. 应用场景 大

  • idea 找不到符号或找不到包的几种解决方法

    一.idea找不到符号,可能是因为编码问题,所以,在File->settings->Editor->File Encodings-找到编码设置,更改为项目的编码要求,一般都为utf-8,或者可以试一下GBK其他编码编译一下,反正我是几种方式都试了.最终编译结果比较之下,发现公司的项目编码格式是以UTF-8为基准的.建议三个编码格式都选择一样的. 或者在JVM参数那里添加-Dfile.encoding=UTF-8 使其一开始读取文件的时候以UTF-8的编码格式进行读取. 二.解决方法还有就

随机推荐