TCP、UDP
TCP粘包拆包
为什么会有TCP粘包？应用层是如何解决TCP粘包的问题？
什么是TCP粘包
TCP粘包就是指发送方发送的若干个数据包到达接收方时粘成了一包，从接受缓冲区看，若干个数据包首位相连，好像是粘在了一块儿。TCP粘包的原因可能是来自发送方，也可能来自接收方。
TCP粘包的原因
- 发送方的原因
TCP默认使用Nagle算法（用于减轻网络负担，提高数据传输的效率），而Nagle算法主要工作有这么两个：
- 只有上一个分组得到确认，才会发送下一个分组的数据包
- 收集多个小分组，累计数据量，在一个确认到来后一块发送
发送方由于使用了Nagle算法，才会导致TCP粘包的现象
- 接收方的原因
一般情况下，接收方收到数据包时，并不会立马交付给应用层进行处理，而是放在缓冲窗口中，然后应用程序再从缓冲窗口中读取收到的分组。如果应用程序的读取速度远小于数据的缓存速度，那么就会有多个包被缓存在窗口中，此时应用程序就可能会读取到首位粘在一起的数据包
如何解决TCP粘包
对于发送方，可以通过关闭Nagle算法来解决
对于接收方，只能依靠应用层来解决
对于应用程序，一般有两种方法来区别一大坨的数据分别由哪个分组构成：
- 格式化数据：每条数据都有固定的格式，例如大名鼎鼎的Redis在数据交互时就用
\n来区分每一个数据分组 - 发送长度：发送每条数据时，将数据的长度一并发送，例如HTTP协议中的
Content-Length字段
UDP有木有粘包问题
TCP采用了基于流的传输，基于流的传输不认为消息是一条一条的，是无保护消息边界的
而UDP则是面向消息传输的，是有保护消息边界的，接收方只能一次只能接受一条独立的消息，所以不存在粘包问题
TPC异常
如果客户端进程崩溃，客户端的进程在发生奔溃时，内核会发送FIN报文，与服务端进行四次挥手
如果客户端主机宕机，客户端不会发送FIN报文，后续情况需要根据服务端的行为来判断
- 如果服务端会发送数据，由于客户端已经宕机，服务端收不到响应报文，于是会进行超时重传，当重传总间隔时长超过一定阈值后，会断开TCP连接
- 如果服务端不会发送数据，则需要看看服务端是否开启了TCP keepalive机制
- 如果开启了TCP keepalive机制，服务端通过发送探测报文发现客户端已经消亡，则会断开自身的TCP连接
- 如果没有开启，服务端的TCP连接会一直存在，并且保持着ESTABLISHED状态
HTTP Keep-Alive和TCP Keepalive
HTTP Keep-Alive
HTTP协议基于TCP传输协议实现，采用请求、应答模式进行信息交互。也就是说，每一次的数据传输都要经历这四个过程：建立TCP连接 --> 请求数据资源 --> 响应数据资源 --> 断开TCP连接（即HTTP短连接）
但现如今，一个HTML页面就可能包含了上百个数据资源，也就是说至少得建立几百个TCP连接才能把一个网页加载出来。如此浮躁的时代，如此夸张的网络延迟，用户体验肯定异常糟糕
一个很直接的想法就是所有的请求应答资源都共用一个TCP连接，这样就省去了很多建立、断开TCP连接的时间。而在实际应用中，就是使用HTTP Keep-Alive实现这个功能的，可以使用同一个TCP连接来发送和接收多个HTTP请求/应答，避免连接建立和释放的开销，即HTTP长连接
HTTP长连接的一个特点就是：只要一端没有明确断开连接，就保持TCP连接状态
TCP Keepalive
TCP Keepalive机制就是TCP连接的保活机制，当连接的双方很长一段时间没有通信（进行数据的交互），达到触发TCP保活机制的条件，那么内核中的TCP协议栈就会发送探测报文
- 如果对端程序正常运行，接收到探测报文后会正常响应，TCP保活时间将被重置
- 如果对端主机宕机（注意不是进程崩溃，因为当操作系统回收崩溃的进程时，会发送FIN报文来断开TCP连接。而主机宕机则是对端不可知的，需要通过保活机制来探测是否是真的宕机），或其他原因导致探测报文无法正常得到响应，重复几次，达到重发阈值后，就报告TCP连接死亡，需要断开该TCP连接
UDP vs TCP
弄清楚UDP和TCP的区别和应用场景，至少要记忆3个区别
- 连接
- TCP要求在发送方和接收方通信之前建立一个TCP连接，是面向连接的协议
- UDP是无连接协议
- 保证数据传输的顺序
- 在TCP中，由于事先建立了一条良好的连接，接收方将顺序地接收数据包
- 而在UDP中，接收方以无序的方式接收数据包
- 可靠性
- 每当接收方通过TCP连接接收到数据包后，都会向发送方发送一个响应包，明确不需要重传这个数据包
- UDP是尽力而为的，只能依赖于高层协议实现可靠传输，例如QUIC协议
- 错误检查
- TCP中有广泛的错误检查规则，
- 而UDP中只有基本的校验和错误检查技术
- 传输方法
- 在TCP中，数据以字节流的形式传输
- 而在UDP中，数据是以一个一个数据包的形式发送的
- 广播
- TCP不支持广播，因为TCP协议要求发送方和接收方建立一条连接，在发送后断开连接
- UDP支持广播
- TCP和UDP常见使用场景
- TCP：HTTPS、HTTP、SMTP、FTP
- UDP：DNS、视频流、视频电话、语音服务