分布式复习-Netty 一 TCP粘包拆包
TCP粘包/拆包
TCP是个“流”协议，所谓流，就是没有界限的一串数据。大家可以想想河里的流水，是连成一片的，其间并没有分界线。TCP底层并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包的划分，所以在业务上认为，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。
TCP粘包/拆包问题说明
假设客户端分别发送了两个数据包D1和D2给服务端，由于服务端一次读取到的字节数是不确定的，故可能存在以下4种情况。
（1）服务端分两次读取到了两个独立的数据包，分别是D1和D2，没有粘包和拆包；
（2）服务端一次接收到了两个数据包，D1和D2粘合在一起，被称为TCP粘包；
（3）服务端分两次读取到了两个数据包，第一次读取到了完整的D1包和D2包的部分内容，第二次读取到了D2包的剩余内容，这被称为TCP拆包；
（4）服务端分两次读取到了两个数据包，第一次读取到了D1包的部分内容D1_1，第二次读取到了D1包的剩余内容D1_2和D2包的整包。
如果此时服务端TCP接收滑窗非常小，而数据包D1和D2比较大，很有可能会发生第五种可能，即服务端分多次才能将D1和D2包接收完全，期间发生多次拆包。
TCP粘包/拆包发生的原因
问题产生的原因有三个，分别如下。
（1）应用程序write写入的字节大小大于套接口发送缓冲区大小；
（2）进行MSS大小的TCP分段；
（3）以太网帧的payload大于MTU进行IP分片。
粘包问题的解决策略
由于底层的TCP无法理解上层的业务数据，所以在底层是无法保证数据包不被拆分和重组的，这个问题只能通过上层的应用协议栈设计来解决，根据业界的主流协议的解决方案，可以归纳如下。
（1）消息定长，例如每个报文的大小为固定长度200字节，如果不够，空位补空格；
（2）在包尾增加回车换行符进行分割，例如FTP协议；
（3）将消息分为消息头和消息体，消息头中包含表示消息总长度（或者消息体长度）的字段，通常设计思路为消息头的第一个字段使用int32来表示消息的总长度；
（4）更复杂的应用层协议。
TCP拆包示意图
产生tcp粘包和拆包的原因
我们知道tcp是以流动的方式传输数据，传输的最小单位为一个报文段（segment）。tcp Header中有个Options标识位，常见的标识为mss(Maximum Segment Size)指的是，连接层每次传输的数据有个最大限制MTU(Maximum Transmission Unit)，一般是1500比特，超过这个量要分成多个报文段，mss则是这个最大限制减去TCP的header，光是要传输的数据的大小，一般为1460比特。换算成字节，也就是180多字节。
tcp为提高性能，发送端会将需要发送的数据发送到缓冲区，等待缓冲区满了之后，再将缓冲中的数据发送到接收方。同理，接收方也有缓冲区这样的机制，来接收数据。
发生TCP粘包、拆包主要是由于下面一些原因：
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应用程序写入的数据大于套接字缓冲区大小，这将会发生拆包。
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应用程序写入数据小于套接字缓冲区大小，网卡将应用多次写入的数据发送到网络上，这将会发生粘包。
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进行mss（最大报文长度）大小的TCP分段，当TCP报文长度-TCP头部长度>mss的时候将发生拆包。
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接收方法不及时读取套接字缓冲区数据，这将发生粘包。
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……
如何解决拆包粘包
既然知道了tcp是*的数据流，且协议本身无法避免粘包，拆包的发生，那我们只能在应用层数据协议上，加以控制。通常在制定传输数据时，可以使用如下方法：
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使用带消息头的协议、消息头存储消息开始标识及消息长度信息，服务端获取消息头的时候解析出消息长度，然后向后读取该长度的内容。
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设置定长消息，服务端每次读取既定长度的内容作为一条完整消息。
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设置消息边界，服务端从网络流中按消息编辑分离出消息内容。
a)先基于第三种方法，假设区分数据边界的标识为换行符"\n"（注意请求数据本身内部不能包含换行符），数据格式为Json，例如下面是一个符合这个规则的请求包。
{"type":"message","content":"hello"}\n
注意上面的请求数据末尾有一个换行字符(在PHP中用双引号字符串"\n"表示)，代表一个请求的结束。
b)基于第一种方法，可以制定，首部固定10个字节长度用来保存整个数据包长度，位数不够补0的数据协议
0000000036{"type":"message","content":"hello"}
c)基于第一种方法，可以制定，首部4字节网络字节序unsigned int，标记整个包的长度
****{"type":"message","content":"hello all"}
其中首部四字节*号代表一个网络字节序的unsigned int数据，为不可见字符，紧接着是Json的数据格式的包体数据。
Netty已经提供了一些基于不同处理粘包、拆包规则的实现：如DelimiterBasedFrameDecoder、FixedLengthFrameDecoder、LengthFieldBasedFrameDecoder和LineBasedFrameDecoder等等。其中：
DelimiterBasedFrameDecoder 是基于消息边界方式进行粘包拆包处理的。
FixedLengthFrameDecoder 是基于固定长度消息进行粘包拆包处理的。
LengthFieldBasedFrameDecoder 是基于消息头指定消息长度进行粘包拆包处理的。
LineBasedFrameDecoder 是基于行来进行消息粘包拆包处理的。
用户可以自行选择规则然后使用Netty提供的对应的Decoder来进行具有粘包、拆包处理功能的网络应用开发。