python/socket编程之粘包
粘包:
只有TCP有尿包现象,UDP永远不会粘包。
首先需要掌握一个socket收发消息的原理
发送端可以是1k,1k的发送数据而接受端的应用程序可以2k,2k的提取数据,当然也有可能是3k或者多k提取数据,也就是说,应用程序是不可见的,因此TCP协议是面来那个流的协议,这也是容易出现粘包的原因而UDP是面向笑死的协议,每个UDP段都是一条消息,应用程序必须以消息为单位提取数据,不能一次提取任一字节的数据,这一点和TCP是很同的。怎样定义消息呢?认为对方一次性write/send的数据为一个消息,需要命的是当对方send一条信息的时候,无论鼎城怎么样分段分片,TCP协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。
例如基于TCP的套接字客户端往服务器端上传文件,发送时文件内容是按照一段一段的字节流发送的,在接收方看来更笨不知道文件的字节流从何初开始,在何处结束。
所谓粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限,不知道一次性提取多少字节的数据所造成的
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数据后才发上一个TCP段。如连续几次下需要send的数据都很少,通常TCP会根据优化算法把 这些数据合成一个TCP段后 一次发送出去,这样接收方就收到了粘包数据
- TCP(transport control protocol,传输控制协议)是面向连接的,面向流的,提供高可靠性服务。收发两端(客户端和服务器端)都要有一一成对的socket,因此,发送端为了将多个发往接收端的包,更有效的发到对方,使用了优化方法(Nagle算法),将多次间隔较小且数据量小的数据,合并成一个大的数据块,然后进行封包。这样,接收端,就难于分辨出来了,必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
- UDP(user datagram protocol,用户数据报协议)是无连接的,面向消息的,提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法,, 由于UDP支持的是一对多的模式,所以接收端的skbuff(套接字缓冲区)采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包,在每个UDP包中就有了消息头(消息来源地址,端口等信息),这样,对于接收端来说,就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
- tcp是基于数据流的,于是收发的消息不能为空,这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制,防止程序卡住,而udp是基于数据报的,即便是你输入的是空内容(直接回车),那也不是空消息,udp协议会帮你封装上消息头,实验略
udp的recvfrom是阻塞的,一个recvfrom(x)必须对一个一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失,这意味着udp根本不会粘包,但是会丢数据,不可靠tcp的协议数据不会丢,没有收完包,下次接收,会继续上次继续接收,己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的,但是会粘包。
两种情况下会发生粘包:
1.发送端需要等本机的缓冲区满了以后才发送出去,造成粘包(发送数据时间间隔很端,数据很小,会合在一个起,产生粘包)
2.接收端不及时接收缓冲区的包,造成多个包接受(客户端发送一段数据,服务端只收了一小部分,服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据 ,就产生粘包)
粘包实例:
服务端 import socket import subprocess din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) ip_port=(‘127.0.0.1‘,8080) din.bind(ip_port) din.listen(5) conn,deer=din.accept() data1=conn.recv(1024) data2=conn.recv(1024) print(data1) print(data2)
客户端 import socket import subprocess din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) ip_port=(‘127.0.0.1‘,8080) din.connect(ip_port) din.send(‘helloworld‘.encode(‘utf-8‘)) din.send(‘sb‘.encode(‘utf-8‘))
low比的解决粘包的方法:
在客户端发送下边添加一个时间睡眠,就可以避免粘包现象。在服务端接收的时候也要进行时间睡眠,才能有效的避免粘包情况
#客户端 import socket import time import subprocess din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) ip_port=(‘127.0.0.1‘,8080) din.connect(ip_port) din.send(‘helloworld‘.encode(‘utf-8‘)) time.sleep(3) din.send(‘sb‘.encode(‘utf-8‘))
#服务端 import socket import time import subprocess din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) ip_port=(‘127.0.0.1‘,8080) din.bind(ip_port) din.listen(5) conn,deer=din.accept() data1=conn.recv(1024) time.sleep(4) data2=conn.recv(1024) print(data1) print(data2)
大声解决粘包的方法:
为字节流加上自定义固定长度报头,报头中包含字节流长度,然后依次send到对端,对端在接受时,先从缓存中取出定长的报头,然后再取真是数据。
使用struct模块
该模块可以把一个类型,如数字,转成固定长度的bytes字节
struct模块
该模块可以把一个类型,如数字,转成固定长度的bytes
>>> res=struct.pack(‘i‘,1111111111111) #打包成固定长度的bytes
>>> struct.unpack(“I”,res) #解包
采用自定义报头的形式:
#服务端 import socket #导入模块 import struct #导入模块 import subprocess #导入模块 din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #基于网路家族以数据流的形式传输 ip=(‘127.0.0.1‘,8080) #标识服务端唯一的地址 din.bind(ip) #绑定地址 din.listen(5) #设置链接缓冲池最大数量 while True: conn,addr=din.accept() #等待链接进入 print(‘------>‘,addr) while True: try: #开始捕捉异常 cmd=conn.recv(1024) #把接收的内容赋值给变量cmd res=subprocess.Popen(cmd.decode(‘utf-8‘),shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE) #设置一个管道,以shell的方式写入,判断如果是正确的命令就放到标准输出的管道中,否则就放到错误输出的管道中 dui=res.stdout.read() #读取标准输出管道中的内容赋值给dui cuo=res.stderr.read() #读取错误输出管道中的内容赋值给cuo data_bat=len(dui)+len(cuo) #把dui和cuo的内容长度相加赋值给data_bat conn.send(struct.pack(‘i‘,data_bat)) #通过模块模仿报头形式发送给客户端 conn.send(dui) #把dui的发送给客户端 conn.send(cuo) #把cuo的发送给客户端 except Exception: #结束捕捉异常 break #跳出 conn.close() #断开链接 din.close() #关闭基于网络家族传输的链接
#客户端 import socket import struct din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) ip_port=(‘127.0.0.1‘,8080) din.connect(ip_port) while True: cmd=input(‘请输入命令:‘).strip() if not cmd:continue din.send(bytes(cmd,encoding=‘utf-8‘)) baotou=din.recv(4) data_size=struct.unpack(‘i‘,baotou)[0] rec_size=0 rec_data=b‘‘ while rec_size < data_size: data=din.recv(1024) rec_size+=len(data) rec_data+=data print(rec_data.decode(‘gbk‘)) din.close()
牛逼报头的形式:
服务端import struct import socket import json import subprocess din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) ip=(‘127.0.0.1‘,8080) din.bind(ip) din.listen(5) while True: conn,addr=din.accept() print(‘------->>>‘) while True: try: dr=conn.recv(1024) res=subprocess.Popen(dr.decode(‘utf-8‘),shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE) dui=res.stdout.read() cuo=res.stderr.read() data_lik=len(dui)+len(cuo) head_dic={‘data_lik‘:data_lik} head_json=json.dumps(head_dic) head_bytes=head_json.encode(‘utf-8‘) head_len=len(head_bytes) #发送报头长度 conn.send(struct.pack(‘i‘,head_len)) # 发送报头 conn.send(head_bytes) #发送真是数据 conn.send(dui) conn.send(cuo) except Exception: break conn.close() din.close()
客户端import struct import socket import json din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) ip=(‘127.0.0.1‘,8080) din.connect(ip) while True: run=input(‘请输入命令:‘) if not run:continue din.send(bytes(run,encoding=‘utf-8‘)) data=din.recv(4) head_len=struct.unpack(‘i‘,data)[0] head_bytes=din.recv(head_len) head_json=head_bytes.decode(‘utf-8‘) head_dic=json.loads(head_json) data_lik=head_dic[‘data_lik‘] recv_size=0 recv_data=b‘‘ while recv_size < data_lik: data=din.recv(1024) recv_size+=len(data) recv_data+=data print(recv_data.decode(‘gbk‘)) din.close()