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关于TCP网络通信

2015年8月10日

TCP协议在底层机制上解决了UDP协议的顺序和丢包重传问题。但相比UDP又带来了新的问题,TCP协议是流式的,数据包没有边界。应用程序使用TCP通信就会面临这些难题。一些程序在本机测试是正确的,上线后就出现各种奇怪的BUG。如下面的伪代码,客户端向服务器端发送一个json字符串,服务器端接收此字符串。在慢速网络中Server无法正确接收完整的JSON字符串。


$client->send(json_encode('a' => $data_10k, 'b' => $data_5k));
$pkg = $server->recv(); //Server收到的数据只有一小部分

$client->send("hello1");
$client->send("hello2");
$client->send("hello3");
$pkg = $server->recv(); //Server会一次性收到3个数据包

因为TCP通信是流式的,在接收1个大数据包时,可能会被拆分成多个数据包发送。多次Send底层也可能会合并成一次进行发送。这里就需要2个操作来解决:

  • 分包:Server收到了多个数据包,需要拆分数据包
  • 合包:Server收到的数据只是包的一部分,需要缓存数据,合并成完整的包

具体编码实现这里就不讲了,这是一个比较复杂的编程过程,稍有不慎就会出现严重的BUG

Swoole如何解决此问题

swoole提供了通用协议的支持,如Http和WebSocket。自定义协议可以使用Length/EOF 2种协议解析方式来完美解决此问题。从1.7.18版本开始,Swoole的Server/Client都支持了Length/EOF的协议处理方式,应用层代码只需要配置一下参数,就无需关注底层分包合包了。每次onReceive收到的数据包总是完整的。

Server/Client的配置是相同的

Http/WebSocket

swoole内置对http/websocket 2种协议的支持,如果要实现一个http服务或者websocket服务,直接用swoole_http_server和swoole_websocket_server即可。

EOF

$server->set(array('open_eof_split' => true, 'package_eof' => "\r\n"));

EOF协议处理的原理是每个数据包结尾加一串特殊字符表示包已结束。如memcache、ftp、stmp都使用\r\n作为结束符。发送数据时只需要在包末尾增加\r\n即可。使用EOF协议处理,一定要确保数据包中间不会出现EOF,否则会造成分包错误。

Length

$server->set(array(
'open_length_check' => true,
'package_max_length' => 81920,
'package_length_type' => 'n', //see php pack()
'package_length_offset' => 0,
'package_body_offset' => 2,
));

固定包头的协议非常通用,在BAT的服务器程序中经常能看到。这种协议的特点是一个数据包总是由包头+包体2部分组成。包头由一个字段指定了包体或整个包的长度,长度一般是使用2字节/4字节整数来表示。服务器收到包头后,可以根据长度值来精确控制需要再接收多少数据就时完整的数据包。Swoole的配置可以很好的支持这种协议,可以灵活地设置4项参数应对所有情况。

Swoole的Server和异步Client都是在onReceive回调函数中处理数据包,当设置了协议处理后,只有收到一个完整数据包时才会触发onReceive事件。同步客户端在设置了协议处理后,调用 $client->recv() 不再需要传入长度,recv函数在收到完整数据包或发生错误后返回。

 

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