Netty之进阶 | 拾荒😊 Blog

type

status

date

slug

summary

一、粘包与半包

粘包和半包在网络通信中是一种常见的现象。粘包主要在数据传输时，服务端在一条信息中读取到另外一条信息的数据。半包指的是服务端只接收到部分数据，而非完整的数据。主要是由于TCP是面向连接、以“流”的形式传输数据的协议，而“流”数据是没有明确的开始和结尾边界。

1.1、粘包

客户端发送两次消息分别为abc、def，而服务端只接收到一次消息为abcdef。

原因：

应用层：接收方 ByteBuf 设置太大（Netty默认1024）

滑动窗口：假设发送方256bytes表示一个完整报文，但由于接收方处理不及时且窗口大小足够大，这256bytes字节就会缓冲在接收方的滑动窗口中，当滑动窗口缓冲了多个报文就会粘包。

Nagle算法：会造成粘包。

1.2、半包（拆包）

客户端发送了一次消息abcdef，而服务端却接收到两次消息abc、def，将原本的完整消息拆分了。

原因：

应用层：接收发 ByteBuf 小于实际发送数据量

滑动窗口：假设接收方的窗口只剩了128bytes,发送方的报文大小是256bytes，这是放不下，只能先发送128bytes，等待ack后才能发送剩余部分，这就造成了半包。

MSS限制：当发送的数据超过MSS限制后，会将数据切分发送，就会造成了半包。

本质是TCP是面向连接、以流的形式传输数据的协议，消息无边界。

1.3、滑动窗口

TCP以一个段（segment）为单位，每发送一个段就需要进行一次确认应答（ack）处理，但如果这么做，缺点是包的往返时间越长性能就越差

为了解决性能差的问题，就引入了窗口概念，窗口大小即决定了无需等待应答而可以继续发送的数据最大值。

窗口实际就起到一个缓冲区的作用，同时也能起到流量控制的作用

图中深色的部分即要发送的数据，高亮的部分即窗口

窗口内的数据才允许被发送，当应答未到达前，窗口必须停止滑动

如果 1001~2000 这个段的数据 ack 回来了，窗口就可以向前滑动

接收方也会维护一个窗口，只有落在窗口内的数据才能允许接收

1.4、MSS限制

链路层对一次能够发送的最大数据有限制，这个限制称之为 MTU（maximum transmission unit），不同的链路设备的 MTU 值也有所不同，例如

以太网的 MTU 是 1500

FDDI（光纤分布式数据接口）的 MTU 是 4352

本地回环地址的 MTU 是 65535 - 本地测试不走网卡

MSS 是最大段长度（maximum segment size），它是 MTU 刨去 tcp 头和 ip 头后剩余能够作为数据传输的字节数

ipv4 tcp 头占用 20 bytes，ip 头占用 20 bytes，因此以太网 MSS 的值为 1500 - 40 = 1460

TCP 在传递大量数据时，会按照 MSS 大小将数据进行分割发送

MSS 的值在三次握手时通知对方自己 MSS 的值，然后在两者之间选择一个小值作为 MSS

1.5、Nagle算法

即使发送一个字节，也需要加入 tcp 头和 ip 头，也就是总字节数会使用 41 bytes，非常不经济。因此为了提高网络利用率，tcp 希望尽可能发送足够大的数据，这就是 Nagle 算法产生的缘由

该算法是指发送端即使还有应该发送的数据，但如果这部分数据很少的话，则进行延迟发送

如果 SO_SNDBUF 的数据达到 MSS，则需要发送
如果 SO_SNDBUF 中含有 FIN（表示需要连接关闭）这时将剩余数据发送，再关闭
如果 TCP_NODELAY = true，则需要发送
已发送的数据都收到 ack 时，则需要发送
上述条件不满足，但发生超时（一般为 200ms）则需要发送
除上述情况，延迟发送

1.6、解决方案

短链接，发一个包建立一次连接，这一连接建立到连接断开之间就是消息的边界，但是效率太低，需要重复的连接与断开，十分影响性能。

固定长度，每一条消息采用一定的长度，缺点浪费空间。

采用分隔符，每一条消息采用分隔符，例如\n结尾，缺点是需要转义。

预设长度，每一条消息分为head和body，head中包含body的长度。

1、短链接

将消息发送完就关闭连接通道channel

2、固定长度

让所有数据包长度固定（假设长度为8字节），服务端childHandler中加入

客户端中

缺点：数据包的长度大小不好把握

长度定的太大，浪费资源。

长度定的太小，可能不满足某些数据包的长度，会造成半包现象。

3、固定分隔符

服务端加入，默认以\n或\r\n作为分隔符，如果超出指定长度仍未出现分隔符，则抛出异常

客户端在每条消息最后加入\n分隔符

缺点

处理字符数据比较合适，但如果内容本身包含了分隔符（字节数据常常会有此情况），那么就会解析错误

4、预设长度

利用LengthFieldBasedFrameDecoder()，