主頁 > 軟體設計 > TCP通信細節—貳

TCP通信細節—貳

2021-06-15 07:27:35 軟體設計

文章目錄

  • 1.延遲確認應答
  • 2.捎帶應答
  • 3.面向位元組流
  • 4.粘包問題
  • 5.TCP例外情況
  • 6.理解listen的第二個引數
    • 6.1全鏈接佇列和半鏈接佇列
    • 6.2為什么需要全鏈接佇列和半鏈接佇列
    • 6.3實驗驗證
    • 6.4原碼驗證
  • 7.TCP小結
    • 7.1為什么TCP這么復雜?
    • 7.2基于TCP應用層協議

1.延遲確認應答

在這里插入圖片描述

接收資料的主機如果每次都立刻回復確認應答的話,可能會回傳一個較小的視窗,那是因為剛接收完資料,緩沖區已滿,
當某個接收端收到這個小視窗的通知以后,會以它為上限發送資料,從而又降低了網路的利用率(這其實是視窗控制特有的問題,專門術語叫做糊涂視窗綜合征(SWS:Silly Window Syndrome),) ,為此,引入了一個方法,那就是收到資料以后并不立即回傳確認應答,而是延遲一段時間的機制,

視窗越大(接識訓沖區大小),網路的吞吐量就越大,效率就越高,我們的目標是保證在網路不擁塞的情況下,盡量的提高傳輸的效率

延遲應答的兩種方法:

1.數量限制:每隔N個包就應答一次

2.時間限制:超過最大延遲時間就應答一次

具體時間和超時時間,依據作業系統的不同也有差異;

一般N取2,超時時間為0.2s(這個時間越小、CPU的負荷會越高,性能也下降,反之,這個時間越長,越有可能觸發發送主機的重發處理,而視窗為只有1個資料段的時候,性能也會下降)

事實上,大可不必為每一個資料段都進行一次確認應答,TCP采用滑動視窗的控制機制,因此通常確認應答少一些也無妨,TCP檔案傳輸中,絕大多數是每兩個資料段回傳一次確認應答
在這里插入圖片描述

2.捎帶應答

根據應用層協議,發送出去的訊息到達對端,對端進行處理以后,會回傳一個回執

在此類通信當中,TCP的確認應答(將ACK標志位置為1即可)和回執資料可以通過一個包發送,這種方式叫做捎帶應答,通過這種機制,可以使收發的資料量減少,

捎帶應答是指在同一個TCP包中既發送資料又發送確認應答的一種機制,由此,網路的利用率會提高,計算機的負荷也會減輕,不過,確認應答必須得等到應用處理完資料并將作為回執的資料回傳為止,才能進行捎帶應答,

接收資料以后如果立刻回傳確認應答,就無法實作捎帶應答,而是將所接收的資料傳給應用處理生成回傳資料以后進再進行發送請求為止,必須一直等待確認應答的發送,也就是說,如果沒有啟用延遲確認應答就無法實作捎帶應答,延遲確認應答是能夠提高網路利用率從而降低計算機處理負荷的一種較優的處理機制,

由于捎帶應答的存在,四次揮手,可以合并成三次揮手
在這里插入圖片描述

3.面向位元組流

TCP發送和接收資料是通過緩沖區來完成的

發送:

發送的時候,并不是直接將資料發送至網路之中,而是通過系統調send(write)用將資料寫入發送快取區之中,然后作業系統將緩沖區的內容通過網卡驅動程式發送出去

如果一個TCP資料包太長,那么這個資料包會被拆分成多次發送,如果太短,會被寫入緩沖區之中,等待達到緩沖區的最低水位線,再進行發送,所以發送的資料沒有邊界,不一定是完整的

接收:

接收的時候,也不是直接從網路之中接收資料,而是通過網卡驅動程式從網路中接收資料,然后寫入緩沖區之中,再呼叫recv(read)從緩沖區中讀取資料,因此讀取的時候并不一定一次將一個資料讀完,而是有可能一個資料包分多次讀完

由于緩沖區的存在,讀和寫不需要匹配進行,這種就叫做面向位元組流
UDP需要保證資料的完整性(16位UDP長度,如果不完整會被直接丟棄),一個資料要么發,要么不發,所以叫做面向資料報

4.粘包問題

是什么:

在傳輸層的緩沖區之中資料都是一個個的位元組,TCP不關心這些位元組代表什么意思
如果上層(應用層)讀取資料的時候,多讀了,或者少讀了,對下一次的資料產生影響的情況就叫做粘包問題

怎么避免:

應用層做了明確報文與報文邊界的作業:
第一個讀上去的肯定是請求的的第一個位元組,一直往后面讀取,讀到空行,說明請求的報頭讀取完畢了

再讀有可能是下一個報文的開始,也有可能是當前報文的正文,報頭之中包含了Content-Length,標識了正文的長度,通過這個長度即可完整的讀取一數個完整的資料報

HTTP之中的空行,Content-Length本質是在應用層明確報文以報文之間的邊界

UDP是否存在粘包?
不存在,這是因為UDP報頭之中,包含了一個首部長度(定長)和總長度

5.TCP例外情況

1.行程終止:套接字在內核之中對應的是一個檔案描述符,即套接字本質上也是一個檔案,檔案的宣告周期是隨行程的,行程終止會釋放檔案描述符,相對應的套接字也會被關閉,并且自動觸發四次揮手,斷開連接

2.機器重啟:和行程終止的情況相同

3.機器掉電/網線斷開:一瞬間網線斷開,客戶端沒有機會和服務器進行四次揮手,
此時接收端還處在連接的狀態,當接收端進行寫入的時候,一旦接收端發現連接已經不在了,就會進行reset
即是接收端沒有進行寫入操作,TCP也內置了一個保活定時器,會定期的詢問對方是否還在,如果對方不在,也會將鏈接給釋放到

除此之外,應用層的某些協議,也有一些這樣的檢測機制,比如,HTTP長連接中,也會定期檢測對方的狀態

6.理解listen的第二個引數

6.1全鏈接佇列和半鏈接佇列

listen的第二個引數為鏈接佇列長度,分為全鏈接佇列和半鏈接佇列

1.半鏈接佇列:用來保存SYN_SENT和SYN_RECV狀態的請求(三次握手沒有完成)
2.全鏈接佇列:accpetd佇列,用來保存established狀態,但是應用層沒有調accept取走請求

全鏈接佇列長度為listen第二個引數+1,全鏈接佇列滿了,就無法繼續讓當前連接的狀態進入established狀態了

6.2為什么需要全鏈接佇列和半鏈接佇列

全鏈接佇列:

全鏈接佇列的存在,保證作業系統隨時有任務可以執行,即當前任務執行完畢,隨時可以從鏈接佇列之中提取任務進行補充,提高執行緒的利用率,以及效率

但是鏈接佇列的長度也不能太長,因為保存這些鏈接也是需要消耗資源的,如果鏈接的長度太長,資源消耗的太多,那不如多創建一些執行緒來執行這些任務

半鏈接佇列:

半鏈接佇列保存的是三次握手沒有完成的一些狀態,這些鏈接是允許丟失的,不同的系統設定的是不一樣的

6.3實驗驗證

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>



class Server
{
  private:
    int port;
    int lsock;

  public:
    Server(int _port)
    :port(_port)
     ,lsock(-1)
    {}


    void InitServer()
    {
      signal(SIGCHLD,SIG_IGN);
      lsock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

      if(lsock < 0)
      {
        cerr<<"sock error"<<endl;
        exit(2);
      }

      struct sockaddr_in local;
      local.sin_family=AF_INET;
      local.sin_port=htons(port);
      local.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
      

      int opt=1;
      setsockopt(lsock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));
      


      if(bind(lsock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local)) < 0)
      {
        cerr<<"bind error"<<endl;
        exit(3);
      }

      if(listen(lsock,0) < 0)//全鏈接佇列長度設定為0
      {
        cerr<<"listen error"<<endl;
      }
    }

    void start()//不進行任何操作
    {

      while(true)
      {
        sleep(100);

      }

    }

    ~Server()
    {
      if(lsock!=-1)
        close(lsock);
    }

};

在這里插入圖片描述

6.4原碼驗證

在這里插入圖片描述

7.TCP小結

7.1為什么TCP這么復雜?

因為要保證可靠,同時又盡可能的提高效率問題

可靠性:
校驗和
序列號(按序到達)
確認應答(只有確認了應答,才保證資料可靠到達了)
超時重發
連接管理
流量控制
擁塞控制

提高效率:
滑動視窗
快速重傳
延遲應答
捎帶應答

其它:
定時器(超時重傳定時器、保活定時器(鏈接之后什么都不干,超過一段時間之后自動斷開)、TIME_WAIT定時器)

image-20210613094118019

7.2基于TCP應用層協議

HTTP、HTTPS、SSH、Telnet、FTP、SMTP

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/287419.html

標籤:其他

上一篇:基于SpringBoot的鄉村醫生診療系統的設計與實作

下一篇:B編碼與BT種子檔案分析,以及模仿json-cpp寫一個B編碼決議器

標籤雲
其他(157675) Python(38076) JavaScript(25376) Java(17977) C(15215) 區塊鏈(8255) C#(7972) AI(7469) 爪哇(7425) MySQL(7132) html(6777) 基礎類(6313) sql(6102) 熊猫(6058) PHP(5869) 数组(5741) R(5409) Linux(5327) 反应(5209) 腳本語言(PerlPython)(5129) 非技術區(4971) Android(4554) 数据框(4311) css(4259) 节点.js(4032) C語言(3288) json(3245) 列表(3129) 扑(3119) C++語言(3117) 安卓(2998) 打字稿(2995) VBA(2789) Java相關(2746) 疑難問題(2699) 细绳(2522) 單片機工控(2479) iOS(2429) ASP.NET(2402) MongoDB(2323) 麻木的(2285) 正则表达式(2254) 字典(2211) 循环(2198) 迅速(2185) 擅长(2169) 镖(2155) 功能(1967) .NET技术(1958) Web開發(1951) python-3.x(1918) HtmlCss(1915) 弹簧靴(1913) C++(1909) xml(1889) PostgreSQL(1872) .NETCore(1853) 谷歌表格(1846) Unity3D(1843) for循环(1842)

熱門瀏覽
  • 面試突擊第一季,第二季,第三季

    第一季必考 https://www.bilibili.com/video/BV1FE411y79Y?from=search&seid=15921726601957489746 第二季分布式 https://www.bilibili.com/video/BV13f4y127ee/?spm_id_fro ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:24 more
  • 第三單元作業總結

    1.前言 這應該是本學期最后一次寫作業總結了吧。總體來說,對作業的節奏也差不多掌握了,作業做起來的效率也更高了。雖然和之前的作業一樣,作業中都要用到新的知識,但是相比之前,更加懂得了如何利用工具以及資料。雖然之間卡過殼,但總體而言,這幾次作業還算完成的比較好。 2.作業程序總結 相比前兩個單元,此單 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:41 more
  • 北航OO(2020)第四單元博客作業暨課程總結博客

    北航OO(2020)第四單元博客作業暨課程總結博客 本單元作業的架構設計 在本單元中,由于UML圖具有比較清晰的樹形結構,因此我對其中需要進行查詢操作的元素進行了包裝,在樹的父節點中存盤所有孩子的參考。考慮到性能問題,我采用了快取機制,一次查詢后盡可能快取已經遍歷過的資訊,以減少遍歷次數。 本單元我 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:48 more
  • BUAA_OO_第四單元

    一、UML決議器設計 ? 先看下題目:第四單元實作一個基于JDK 8帶有效性檢查的UML(Unified Modeling Language)類圖,順序圖,狀態圖分析器 MyUmlInteraction,實際上我們要建立一個有向圖模型,UML中的物件(元素)可能與同級元素連接,也可與低級元素相連形成 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:54 more
  • 6.1邏輯運算子

    邏輯運算子 1. && 短路與 運算式1 && 運算式2 01.運算式1為true并且運算式2也為true 整體回傳為true 02.運算式1為false,將不會執行運算式2 整體回傳為false 03.只要有一個運算式為false 整體回傳為false 2. || 短路或 運算式1 || 運算式2 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:56 more
  • BUAAOO 第四單元 & 課程總結

    1. 第四單元:StarUml檔案決議 本單元采用了圖模型決議UML。 UML檔案可以抽象為圖、子圖、邊的邏輯結構。 在實作中,圖的節點包括類、介面、屬性,子圖包括狀態圖、順序圖等。 采用了三次遍歷UML元素的方法建圖,第一遍遍歷建點,第二、三次遍歷設定屬性、連邊,實作圖物件的初始化。這里借鑒了一些 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:06 more
  • 談談我對C# 多型的理解

    面向物件三要素:封裝、繼承、多型。 封裝和繼承,這兩個比較好理解,但要理解多型的話,可就稍微有點難度了。今天,我們就來講講多型的理解。 我們應該經常會看到面試題目:請談談對多型的理解。 其實呢,多型非常簡單,就一句話:呼叫同一種方法產生了不同的結果。 具體實作方式有三種。 一、多載 多載很簡單。 p ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:09 more
  • Python 資料驅動工具:DDT

    背景 python 的unittest 沒有自帶資料驅動功能。 所以如果使用unittest,同時又想使用資料驅動,那么就可以使用DDT來完成。 DDT是 “Data-Driven Tests”的縮寫。 資料:http://ddt.readthedocs.io/en/latest/ 使用方法 dd. ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:13 more
  • Python里面的xlrd模塊詳解

    那我就一下面積個問題對xlrd模塊進行學習一下: 1.什么是xlrd模塊? 2.為什么使用xlrd模塊? 3.怎樣使用xlrd模塊? 1.什么是xlrd模塊? ?python操作excel主要用到xlrd和xlwt這兩個庫,即xlrd是讀excel,xlwt是寫excel的庫。 今天就先來說一下xl ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:28 more
  • 當我們創建HashMap時,底層到底做了什么?

    jdk1.7中的底層實作程序(底層基于陣列+鏈表) 在我們new HashMap()時,底層創建了默認長度為16的一維陣列Entry[ ] table。當我們呼叫map.put(key1,value1)方法向HashMap里添加資料的時候: 首先,呼叫key1所在類的hashCode()計算key1 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:38 more
最新发布
  • 【中介者設計模式詳解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同語言實作

    * 中介者模式是一種行為型設計模式,它可以用來減少類之間的直接依賴關系,
    * 將物件之間的通信封裝到一個中介者物件中,從而使得各個物件之間的關系更加松散。
    * 在中介者模式中,物件之間不再直接相互互動,而是通過中介者來中轉訊息。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:47 more
  • 露天煤礦現場調研和交流案例分享

    他們集團的資訊化公司及研究院在一個礦區正在做智能礦山的統一平臺的 試點,專案投資大概1億,包括了礦山的各方面的內容,顯示得我們這次交流有點多余。他們2年前開始做智能礦山的規劃,有很多煤礦行業專家的加持,他們的描述是非常完美,但是去年底應該上線的平臺,現在還沒有看到影子。他們確實有很多場景需求,但是被... ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:25 more
  • 《社區人員管理》實戰案例設計&個人案例分享

    設計是一個讓人夢想成真程序,開始編碼、測驗、除錯之前進行需求分析和架構設計,才能保證關鍵方面都做正確 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:17 more
  • 軟體架構生態化-多角色交付的探索實踐

    作為一個技術架構師,不僅僅要緊跟行業技術趨勢,還要結合研發團隊現狀及痛點,探索新的交付方案。在日常中,你是否遇到如下問題 “ 業務需求排期長研發是瓶頸;非研發角色感受不到研發技改提效的變化;引入ISV 團隊又擔心質量和安全,培訓周期長“等等,基于此我們探索了一種新的技術體系及交付方案來解決如上問題。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:10 more
  • 【中介者設計模式詳解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同語言實作

    * 中介者模式是一種行為型設計模式,它可以用來減少類之間的直接依賴關系,
    * 將物件之間的通信封裝到一個中介者物件中,從而使得各個物件之間的關系更加松散。
    * 在中介者模式中,物件之間不再直接相互互動,而是通過中介者來中轉訊息。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:19:44 more
  • 露天煤礦現場調研和交流案例分享

    他們集團的資訊化公司及研究院在一個礦區正在做智能礦山的統一平臺的 試點,專案投資大概1億,包括了礦山的各方面的內容,顯示得我們這次交流有點多余。他們2年前開始做智能礦山的規劃,有很多煤礦行業專家的加持,他們的描述是非常完美,但是去年底應該上線的平臺,現在還沒有看到影子。他們確實有很多場景需求,但是被... ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:19:07 more
  • 《社區人員管理》實戰案例設計&個人案例分享

    設計是一個讓人夢想成真程序,開始編碼、測驗、除錯之前進行需求分析和架構設計,才能保證關鍵方面都做正確 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:18:57 more
  • 軟體架構生態化-多角色交付的探索實踐

    作為一個技術架構師,不僅僅要緊跟行業技術趨勢,還要結合研發團隊現狀及痛點,探索新的交付方案。在日常中,你是否遇到如下問題 “ 業務需求排期長研發是瓶頸;非研發角色感受不到研發技改提效的變化;引入ISV 團隊又擔心質量和安全,培訓周期長“等等,基于此我們探索了一種新的技術體系及交付方案來解決如上問題。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:18:49 more
  • 05單件模式

    #經典的單件模式 public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance; //一個靜態變數持有Singleton類的唯一實體。 // 其他有用的實體變數寫在這里 //構造器宣告為私有,只有Singleton可以實體化這個類! ......

    uj5u.com 2023-04-19 08:42:51 more
  • 【架構與設計】常見微服務分層架構的區別和落地實踐

    軟體工程的方方面面都遵循一個最基本的道理:沒有銀彈,架構分層模型更是如此,每一種都有各自優缺點,所以請根據不同的業務場景,并遵循簡單、可演進這兩個重要的架構原則選擇合適的架構分層模型即可。 ......

    uj5u.com 2023-04-19 08:42:41 more