linu 网络 ：TCP粘包及UDP
一、TCP 粘包问题（续上一节）
1. 粘包本质
| 核心原因 | 具体表现 |
|---|---|
| TCP 是字节流协议，无天然消息边界 | 发送端：多个小消息被合并成一个 TCP 段（Nagle 算法优化） |
| 内核缓冲区（发送 / 接收）暂存数据 | 接收端：多个 TCP 段数据被合并，一次性交给应用层 |
2. 应用层解决思路
| 解决方案 | 核心逻辑 | 适用场景 | 优缺点 |
|---|---|---|---|
| 特殊字符边界 | 每个消息末尾加固定标记（如\r\n），接收端按标记拆分 | 文本类数据（如 HTTP 协议） | 优点：实现简单；缺点：消息含标记时易误拆分 |
| 定长消息 | 约定固定消息长度（如 100 字节），不足补空，接收端按固定长度读取 | 数据长度固定场景（如传感器数据） | 优点：逻辑简单；缺点：长度不固定时浪费带宽 |
| 自定义结构体协议 | 设计 “消息头 + 消息体”，头中含消息体长度（如type字段标识长度 / 类型） | 复杂数据（文件、二进制数据） | 优点：灵活无歧义；缺点：需两端协议兼容 |
二、TCP 编程（C/S 模型）
1. 核心 API 对比
| API 类型 | 函数原型 | 关键差异 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 标准 IO 函数 | read(int fd, void *buf, size_t len)write(int fd, const void *buf, size_t len) | 无额外标志，仅支持阻塞 | 通用 IO 操作（含 socket） |
| Socket 专用函数 | recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags)send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags) | 支持MSG_DONTWAIT（非阻塞） | 需控制读写模式的 socket 场景 |
2. 客户端与服务器流程对比
| 角色 | 核心步骤 | 关键说明 |
|---|---|---|
| TCP 客户端 | 1. socket()：创建 TCP socket2. （可选） bind()：绑定客户端地址（通常系统自动分配）3. connect()：连接服务器（必须成功后通信）4. send()/recv()：数据交互（需处理粘包）5. close()：关闭 socket | 依赖connect()建立连接，无连接则无法通信 |
| TCP 服务器 | 1. socket()：创建 TCP socket2. bind()：绑定固定端口（客户端需知道该端口）3. listen()：开启监听（设置监听队列长度）4. accept()：接收客户端连接（返回新通信 socket）5. send()/recv()：通过新 socket 交互6. close()：关闭通信 socket 和监听 socket | listenfd仅用于监听，connfd用于实际通信 |
3. 常见场景实现
| 场景 | 核心技术 | 注意事项 |
|---|---|---|
| 点对点聊天 | 多线程 / 多进程： - 线程 1：读键盘→ send()- 线程 2： recv()→打印 | 线程需pthread_join()/pthread_detach()回收资源 |
| 文件传输 | 自定义结构体协议： - 步骤 1：发文件名（ type=-1）- 步骤 2：循环发文件数据（ type=数据长度）- 步骤 3：发结束标志（ type=0） | 需处理文件读写错误（如read()返回 0 表示文件结束） |
三、UDP 编程核心（C/S 模型）
1. UDP 协议核心特点
| 特点 | 具体说明 | 影响 |
|---|---|---|
| 无连接 | 无需connect()，直接通过sendto()指定目标地址 | 通信灵活，但需每次发送时携带目标地址 |
| 不可靠 | 不保证数据送达、不保证顺序、不重传 | 适合实时场景（如视频），不适合需可靠传输的场景（如文件） |
| 数据报 | 每个sendto()对应一个完整消息，recvfrom()一次读一个 | 无粘包问题，无需额外处理消息边界 |
2. 核心 API（sendto/recvfrom）
| 函数 | 原型 | 关键参数说明 |
|---|---|---|
sendto | ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen) | dest_addr：目标地址（客户端→服务器需填服务器地址） |
recvfrom | ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen) | src_addr：保存发送方地址；addrlen需先初始化（值结果参数） |
3. 客户端与服务器流程对比
| 角色 | 核心步骤 | 关键说明 |
|---|---|---|
| UDP 客户端 | 1. socket()：创建 UDP socket2. （可选） bind()：绑定客户端地址3. sendto()：指定服务器地址发送数据4. recvfrom()：接收服务器回发5. close()：关闭 socket | 无需连接，直接发送；需提前知道服务器 IP 和端口 |
| UDP 服务器 | 1. socket()：创建 UDP socket2. bind()：绑定固定端口（必须，客户端需定位）3. recvfrom()：接收客户端数据（获取客户端地址）4. sendto()：通过客户端地址回发数据5. close()：关闭 socket | 依赖bind()固定端口，否则客户端无法找到服务器 |
四、TCP 与 UDP 核心差异对比
| 对比维度 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 连接方式 | 面向连接（需connect） | 无连接（直接sendto） |
| 数据格式 | 字节流（易粘包，需应用层处理边界） | 数据报（无粘包，天然消息边界） |
| 可靠性 | 可靠（确认、重传、有序） | 不可靠（无确认、无重传） |
| 效率 | 低（连接建立、确认机制耗时） | 高（无额外开销，实时性好） |
| 编程重点 | 处理粘包、连接管理、资源回收 | 处理地址（sendto/recvfrom）、丢包应对 |
| 典型应用 | 文件传输、聊天、HTTP/HTTPS |