NewLife.Net——管道处理器解决粘包

Tcp网络编程,必须要解决的一个问题就是粘包,尽管解决办法有很多,这里讲一个比较简单的方法。

老规矩,先上代码:https://github.com/nnhy/NewLife.Net.Tests

一、管道处理器

新建管道处理器项目HandlerTest,源码复制自第一节课的EchoTest项目,增加一个管道处理器类

class EchoHandler : Handler
{
    public override Object Read(IHandlerContext context, Object message)
    {
        var session = context.Session;

        var pk = message as Packet;
        session.WriteLog("收到:{0}", pk.ToStr());

        // 把收到的数据发回去
        session.Send(pk);

        return null;
    }
}

EchoHandler继承自处理器基类Handler,重载Read方法,当网络层收到数据包时,会调用该方法。

这里我们实现了Echo功能,并打印日志。返回null告知不再执行管道上的后续处理器。

既然有了处理器,第一节课中的MyNetServer就用不上啦,在TestServer中改回来标准的NetServer

// 实例化服务端,指定端口,同时在Tcp/Udp/IPv4/IPv6上监听
var svr = new NetServer
{
    Port = 1234,
    Log = XTrace.Log
};
svr.Add<EchoHandler>();
svr.Start();

这里的svr.Add<EchoHandler>()把上面的处理器给注册进去,大意就是由这个处理器来负责处理收到的网络数据包。

跑起来服务端和客户端看看效果:

可以看到,收发正常!

二、粘包的产生

真实应用场景中,不可能允许我们间隔1秒才发出一个网络包,直接就不该有等待。连续发送多个数据包,就很容易产生粘包。

static void TestClient()
{
    var uri = new NetUri("tcp://127.0.0.1:1234");
    //var uri = new NetUri("tcp://net.newlifex.com:1234");
    var client = uri.CreateRemote();
    client.Log = XTrace.Log;
    client.Received += (s, e) =>
    {
        XTrace.WriteLine("收到:{0}", e.Packet.ToStr());
    };
    client.Open();

    // 定时显示性能数据
    _timer = new TimerX(ShowStat, client, 100, 1000);

    // 循环发送数据
    for (var i = 0; i < 5; i++)
    {
        //Thread.Sleep(1000);

        var str = "你好" + (i + 1);
        client.Send(str);
    }

    //client.Dispose();
}

这里注释了睡眠语句,让它紧密发出5个数据包。注释后面的Dispose,让其有机会收到响应包。

跑起来看到,粘包了!!!

客户端发送5次,服务端作为一个包给接收了,整体处理,然后返回给客户端。

粘包的解决办法很多,一般是加头部长度或者分隔符,也有取巧的办法直接设置NoDelay。

从使用上来讲,相对可靠的做法是加头部长度。因为除了多个包粘在一起,还可能出现一个包被拆成两半,分别在前后两个包里面。

三、普通粘包解法

我们加上头部长度来解决解包问题。

修改一下服务端,增加一个处理器

static void TestServer()
{
    // 实例化服务端,指定端口,同时在Tcp/Udp/IPv4/IPv6上监听
    var svr = new NetServer
    {
        Port = 1234,
        Log = XTrace.Log
    };
    //svr.Add(new LengthFieldCodec { Size = 4 });
    svr.Add<StandardCodec>();
    svr.Add<EchoHandler>();

    // 打开原始数据日志
    var ns = svr.Server;
    ns.LogSend = true;
    ns.LogReceive = true;

    svr.Start();

    _server = svr;

    // 定时显示性能数据
    _timer = new TimerX(ShowStat, svr, 100, 1000);
}

StandardCodec处理器是新生命团队标准封包。https://github.com/NewLifeX/X/tree/master/NewLife.Core/Net

其固定4字节作为头部,其中后面两个字节标识负载长度。

也可以使用LengthFieldCodec编码器(如上注释部分),并制定头部加4字节作为长度。

编码器顺序非常重要,网络层收到数据包以后,会从前向后走过每一个处理器;SendAsync/SendMessage发送消息时,会从后向前走过每一个过滤器,逆序。

客户端也要增加相应过滤器

static void TestClient()
{
    var uri = new NetUri("tcp://127.0.0.1:1234");
    //var uri = new NetUri("tcp://net.newlifex.com:1234");
    var client = uri.CreateRemote();
    client.Log = XTrace.Log;
    client.Received += (s, e) =>
    {
        var pk = e.Message as Packet;
        XTrace.WriteLine("收到:{0}", pk.ToStr());
    };
    //client.Add(new LengthFieldCodec { Size = 4 });
    client.Add<StandardCodec>();

    // 打开原始数据日志
    var ns = client;
    ns.LogSend = true;
    ns.LogReceive = true;

    client.Open();

    // 定时显示性能数据
    _timer = new TimerX(ShowStat, client, 100, 1000);

    // 循环发送数据
    for (var i = 0; i < 5; i++)
    {
        var str = "你好" + (i + 1);
        var pk = new Packet(str.GetBytes());
        client.SendAsync(pk);
    }
}

发送函数改为SendAsync,原来的Send(Packet pk)会绕过管道处理器。

客户端接收时,e.Message表示经过处理器处理得到的消息,e.Packet表示原始数据包。

同时,通过LogSend/LogReceive打开收发数据日志。

上图效果,客户端发出第5个包,头部多了4个字节,其中07-00表示后续负载数据长度为7字节(NewLife)。

服务端先收到第一个包11字节,然后收到44字节,这是4个包粘在一起。

然后StandardCodec编码器成功将其拆分成为4个,并依次通过EchoHandler。

到了客户端这边,也是后面4个粘在一起,并且也得到了正确拆分。

如果一个大包被拆分为几个,StandardCodec也能缓冲合并,半包超过500~5000ms仍未能组合完整时将抛弃。

四、总结

借助管道处理器架构,我们轻易解决了粘包问题!

显然,管道架构并非单纯为了粘包问题而设计,它有着非常重要的意义,加解密、压缩、各种协议处理,等等。

管道架构的设计,参考了Netty,因此大部分Netty的编解码器都可以在此使用。

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