整合营销服务商

电脑端+手机端+微信端=数据同步管理

免费咨询热线:

一篇文章搞定网络编程中的黏包现象

一篇文章搞定网络编程中的黏包现象

包现象

基于tcp先制作一个远程执行命令的程序(命令ls -l ; lllllll ; pwd)

注意

res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
shell=True,
stderr=subprocess.PIPE,
stdout=subprocess.PIPE)

的结果的编码是以当前所在的系统为准的,如果是windows,那么res.stdout.read()读出的就是GBK编码的,在接收端需要用GBK解码

且只能从管道里读一次结果

同时执行多条命令之后,得到的结果很可能只有一部分,在执行其他命令的时候又接收到之前执行的另外一部分结果,这种显现就是黏包。

基于tcp协议实现的黏包

tcp - server

from socket import *
import subprocess

ip_port=('127.0.0.1',8888)
BUFSIZE=1024

tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)
tcp_socket_server.bind(ip_port)
tcp_socket_server.listen(5)

while True:
    conn,addr=tcp_socket_server.accept()
    print('客户端',addr)

    while True:
        cmd=conn.recv(BUFSIZE)
        if len(cmd)==0:break

        res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,
                         stdout=subprocess.PIPE,
                         stdin=subprocess.PIPE,
                         stderr=subprocess.PIPE)

        stderr=res.stderr.read()
        stdout=res.stdout.read()
        conn.send(stderr)
        conn.send(stdout)

udp - client

from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',9000)
bufsize=1024

udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)


while True:
    msg=input('>>: ').strip()
    udp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port)
    err,addr=udp_client.recvfrom(bufsize)
    out,addr=udp_client.recvfrom(bufsize)
    if err:
        print('error : %s'%err.decode('utf-8'),end='')
    if out:
        print(out.decode('utf-8'), end='')

注意:只有TCP有粘包现象,UDP永远不会粘包

黏包成因

TCP协议中的数据传递

当发送端缓冲区的长度大于网卡的MTU时,tcp会将这次发送的数据拆成几个数据包发送出去。

MTU是Maximum Transmission Unit的缩写。意思是网络上传送的最大数据包。MTU的单位是字节。

大部分网络设备的MTU都是1500。如果本机的MTU比网关的MTU大,大的数据包就会被拆开来传送,

这样会产生很多数据包碎片,增加丢包率,降低网络速度。

面向流的通信特点和Nagle算法

TCP(transport control protocol,传输控制协议)是面向连接的,面向流的,提供高可靠性服务。

收发两端(客户端和服务器端)都要有一个成对的socket,因此,发送端为了将多个发往接收端的包,更有效的发到对方,使用了优化方法(Nagle算法),将多次间隔较小且数据量小的数据,合并成一个大的数据块,然后进行封包。

这样,接收端,就难于分辨出来了,必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。

对于空消息:tcp是基于数据流的,于是收发的消息不能为空,这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制,防止程序卡住,而udp是基于数据报的,即便是你输入的是空内容(直接回车),也可以被发送,udp协议会帮你封装上消息头发送过去。

可靠黏包的tcp协议:tcp的协议数据不会丢,没有收完包,下次接收,会继续上次继续接收,己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的,但是会粘包。

基于tcp协议特点的黏包现象成因


发送端可以是一K一K地发送数据,而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据,当然也有可能一次提走3K或6K数据,或者一次只提走几个字节的数据。

也就是说,应用程序所看到的数据是一个整体,或说是一个流(stream),一条消息有多少字节对应用程序是不可见的,因此TCP协议是面向流的协议,这也是容易出现粘包问题的原因。

而UDP是面向消息的协议,每个UDP段都是一条消息,应用程序必须以消息为单位提取数据,不能一次提取任意字节的数据,这一点和TCP是很不同的。

怎样定义消息呢?可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息,需要明白的是当对方send一条信息的时候,无论底层怎样分段分片,TCP协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。

UDP不会发生黏包

UDP(user datagram protocol,用户数据报协议)是无连接的,面向消息的,提供高效率服务。

不会使用块的合并优化算法,, 由于UDP支持的是一对多的模式,所以接收端的skbuff(套接字缓冲区)采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包,在每个UDP包中就有了消息头(消息来源地址,端口等信息),这样,对于接收端来说,就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。

对于空消息:tcp是基于数据流的,于是收发的消息不能为空,这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制,防止程序卡住,而udp是基于数据报的,即便是你输入的是空内容(直接回车),也可以被发送,udp协议会帮你封装上消息头发送过去。

不可靠不黏包的udp协议:udp的recvfrom是阻塞的,一个recvfrom(x)必须对唯一一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y;x数据就丢失,这意味着udp根本不会粘包,但是会丢数据,不可靠。

补充说明

用UDP协议发送时,用sendto函数最大能发送数据的长度为:65535- IP头(20) – UDP头(8)=65507字节。用sendto函数发送数据时,如果发送数据长度大于该值,则函数会返回错误。(丢弃这个包,不进行发送)

用TCP协议发送时,由于TCP是数据流协议,因此不存在包大小的限制(暂不考虑缓冲区的大小),这是指在用send函数时,数据长度参数不受限制。而实际上,所指定的这段数据并不一定会一次性发送出去,如果这段数据比较长,会被分段发送,如果比较短,可能会等待和下一次数据一起发送。

会发生黏包的两种情况

情况一 发送方的缓存机制

  发送端需要等缓冲区满才发送出去,造成粘包(发送数据时间间隔很短,数据了很小,会合到一起,产生粘包)

服务器

服务器from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',8080)

tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_server.bind(ip_port)
tcp_socket_server.listen(5)


conn,addr=tcp_socket_server.accept()


data1=conn.recv(10)
data2=conn.recv(10)

print('----->',data1.decode('utf-8'))
print('----->',data2.decode('utf-8'))

conn.close()

客户端

import socket
BUFSIZE=1024
ip_port=('127.0.0.1',8080)

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex(ip_port)


s.send('hello tom'.encode('utf-8'))

总结

  黏包现象只发生在tcp协议中:

  1.从表面上看,黏包问题主要是因为发送方和接收方的缓存机制、tcp协议面向流通信的特点。

  2.实际上,主要还是因为接收方不知道消息之间的界限,不知道一次性提取多少字节的数据所造成的

黏包的解决方案

解决方案一

  问题的根源在于,接收端不知道发送端将要传送的字节流的长度,所以解决粘包的方法就是围绕,如何让发送端在发送数据前,把自己将要发送的字节流总大小让接收端知晓,然后接收端来一个死循环接收完所有数据


服务端

import socket,subprocess
ip_port=('127.0.0.1',8080)
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)

s.bind(ip_port)
s.listen(5)

while True:
    conn,addr=s.accept()
    print('客户端',addr)
    while True:
        msg=conn.recv(1024)
        if not msg:break
        res=subprocess.Popen(msg.decode('utf-8'),shell=True,\
                            stdin=subprocess.PIPE,\
                         stderr=subprocess.PIPE,\
                         stdout=subprocess.PIPE)
        err=res.stderr.read()
        if err:
            ret=err
        else:
            ret=res.stdout.read()
        data_length=len(ret)
        conn.send(str(data_length).encode('utf-8'))
        data=conn.recv(1024).decode('utf-8')
        if data=='recv_ready':
            conn.sendall(ret)
    conn.close()

客户端

import socket,time
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex(('127.0.0.1',8080))

while True:
    msg=input('>>: ').strip()
    if len(msg)==0:continue
    if msg=='quit':break

    s.send(msg.encode('utf-8'))
    length=int(s.recv(1024).decode('utf-8'))
    s.send('recv_ready'.encode('utf-8'))
    send_size=0
    recv_size=0
    data=b''
    while recv_size < length:
        data+=s.recv(1024)
        recv_size+=len(data)


    print(data.decode('utf-8'))

存在的问题

程序的运行速度远快于网络传输速度,所以在发送一段字节前,先用send去发送该字节流长度,这种方式会放大网络延迟带来的性能损耗

解决方案进阶

刚刚的方法,问题在于我们我们在发送

  我们可以借助一个模块,这个模块可以把要发送的数据长度转换成固定长度的字节。这样客户端每次接收消息之前只要先接受这个固定长度字节的内容看一看接下来要接收的信息大小,那么最终接受的数据只要达到这个值就停止,就能刚好不多不少的接收完整的数据了。

struct模块

  该模块可以把一个类型,如数字,转成固定长度的bytes

>>> struct.pack('i',1111111111111)

struct.error: 'i' format requires -2147483648 <=number <=2147483647 #这个是范围


import json,struct
#假设通过客户端上传1T:1073741824000的文件a.txt

#为避免粘包,必须自定制报头
header={'file_size':1073741824000,'file_name':'/a/b/c/d/e/a.txt','md5':'8f6fbf8347faa4924a76856701edb0f3'} #1T数据,文件路径和md5值

#为了该报头能传送,需要序列化并且转为bytes
head_bytes=bytes(json.dumps(header),encoding='utf-8') #序列化并转成bytes,用于传输

#为了让客户端知道报头的长度,用struck将报头长度这个数字转成固定长度:4个字节
head_len_bytes=struct.pack('i',len(head_bytes)) #这4个字节里只包含了一个数字,该数字是报头的长度

#客户端开始发送
conn.send(head_len_bytes) #先发报头的长度,4个bytes
conn.send(head_bytes) #再发报头的字节格式
conn.sendall(文件内容) #然后发真实内容的字节格式

#服务端开始接收
head_len_bytes=s.recv(4) #先收报头4个bytes,得到报头长度的字节格式
x=struct.unpack('i',head_len_bytes)[0] #提取报头的长度

head_bytes=s.recv(x) #按照报头长度x,收取报头的bytes格式
header=json.loads(json.dumps(header)) #提取报头

#最后根据报头的内容提取真实的数据,比如
real_data_len=s.recv(header['file_size'])
s.recv(real_data_len)

关于struct的详细用法

#_*_coding:utf-8_*_
#http://www.cnblogs.com/coser/archive/2011/12/17/2291160.html
__author__='Linhaifeng'
import struct
import binascii
import ctypes

values1=(1, 'abc'.encode('utf-8'), 2.7)
values2=('defg'.encode('utf-8'),101)
s1=struct.Struct('I3sf')
s2=struct.Struct('4sI')

print(s1.size,s2.size)
prebuffer=ctypes.create_string_buffer(s1.size+s2.size)
print('Before : ',binascii.hexlify(prebuffer))
# t=binascii.hexlify('asdfaf'.encode('utf-8'))
# print(t)


s1.pack_into(prebuffer,0,*values1)
s2.pack_into(prebuffer,s1.size,*values2)

print('After pack',binascii.hexlify(prebuffer))
print(s1.unpack_from(prebuffer,0))
print(s2.unpack_from(prebuffer,s1.size))

s3=struct.Struct('ii')
s3.pack_into(prebuffer,0,123,123)
print('After pack',binascii.hexlify(prebuffer))
print(s3.unpack_from(prebuffer,0))

使用struct解决黏包

借助struct模块,我们知道长度数字可以被转换成一个标准大小的4字节数字。因此可以利用这个特点来预先发送数据长度。


服务端自定制报头

import socket,struct,json
import subprocess
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它,在bind前加

phone.bind(('127.0.0.1',8080))

phone.listen(5)

while True:
    conn,addr=phone.accept()
    while True:
        cmd=conn.recv(1024)
        if not cmd:break
        print('cmd: %s' %cmd)

        res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
                             shell=True,
                             stdout=subprocess.PIPE,
                             stderr=subprocess.PIPE)
        err=res.stderr.read()
        print(err)
        if err:
            back_msg=err
        else:
            back_msg=res.stdout.read()


        conn.send(struct.pack('i',len(back_msg))) #先发back_msg的长度
        conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容

    conn.close()

客户端

from socket import *
import struct,json

ip_port=('127.0.0.1',8080)
client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
client.connect(ip_port)

while True:
    cmd=input('>>: ')
    if not cmd:continue
    client.send(bytes(cmd,encoding='utf-8'))

    head=client.recv(4)
    head_json_len=struct.unpack('i',head)[0]
    head_json=json.loads(client.recv(head_json_len).decode('utf-8'))
    data_len=head_json['data_size']

    recv_size=0
    recv_data=b''
    while recv_size < data_len:
        recv_data+=client.recv(1024)
        recv_size+=len(recv_data)

    print(recv_data.decode('utf-8'))
    #print(recv_data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码

#网络通信##网络##python##Python基础##科技新星创作营#

焊机在点焊铝和铝合金时,或在点焊涂覆有锌、镉、铅等低熔点金属的钢板时,电极的粘附现象比变形还严重,例如,用锆铜或铬铜电极点焊铝合金板,不到50点焊件表面已发黑,电极出现粘附,但是从允许电极工作面直径变形量增加20%计算。

那么至少可以焊接数千个焊点,用铬铜合金电极点焊1.3mmLF3铝合金时出现粘附的焊点数,电极出现粘附现象虽有先后,但是都在焊接几十个点的范围内发生粘附,在焊接镀锌钢板时电极的粘附和变形多同时发生。

焊接镀锌钢板时电极出现粘附的原因,首先是因电极接触到镀锌层熔点低、硬度低。电导率高,在电极力的作用下,接触面积迅速扩大,接触电阻降低,测试数据表明,镀锌钢板的接触电阻只有普通低碳钢板的1/10-1/20,其次,焊接电流一经过焊件,低熔点的锌层最先熔化,并立即填满了电极的接触部位和板隙,使导电面积扩大,电流密度减低。

因此,焊接镀锌钢板一般都要用大电流强冷却的焊接规范,和低碳钢相比,焊接电流要增加30%-50%,电极力增加10%-30%,焊接时间不变或减少20%,有时也可在电流和电极力不变的条件下,适当延长焊接时间,由于焊接电流与电极力的增加,或是焊接时间增加,都会使电极头部的发热和变形更加严重。

在电极工作面上强烈粘附上锌层,粘附在电极上的锌在高温下会向铜扩散,生成铜合金,使电极表面的导电性能变差,硬度降低,变形增加,而增大了的电极表面又会与更多的锌层接触,形成恶性循环,因而必须采用强制冷却,增加电极的修锉频率。

电极的粘附现象与电极的材料和头部的形状有关,在相同的焊接电流条件下,弥散强化铜出现粘附的焊接时间最长,铬铜出现粘附的焊接时间最短,而纯铜和铬铜是介于上述两者之间,有资料表明,焊接铝合金时,用银铜和镁硼铜电极焊接500点,焊件表面才会发黑。

铬铜电极焊接300点,而用锆铜和铬锆铜电极只能焊50点,这个现象反应了不同电导率的电极铜合金具有不同焊接效果,电导率高的电极与焊件间的接触电阻小,焊接发热小。

反之,电导率低的电极,与焊件的接触电阻大,焊接发热严重,此外,电极合金的晶粒组织大小也会对粘附产生影响,在焊接过程中,由于高温和焊接力的作用,电极合金的组织会发生变化,此时粗晶粒组织要比细晶粒组织的严重,实验证明,焊接铝合金时电极表面温度只有673-723K,此时细晶粒组织的电极合金更能稳定的抵抗粘附和变形。

电极头部的形状对焊接粘附的影响,在点焊0.9mm的单面镀锌钢板时间,用球面帽式电极焊3000点左右,已不能形成熔核,而用轴颈帽式电极,点焊8000点熔核直径仍维持不变。

文章来源:https://www.szagera.com/Article/dhjhjwsmhc.html

近遇见一个吸顶效果的需求,要想实现这个效果,使用UI库也可以,但如果使用position的sticky粘黏属性可以轻易实现,但在实际使用中需要注意一些细节,于是写了个简单demo,效果如下

<script src="https://lf6-cdn-tos.bytescm.com/obj/cdn-static-resource/tt_player/tt.player.js?v=20160723"></script>

代码如下

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>sticky</title>
  <style>
    html,body{
      height: 100%;
    }
    .wrap{
      overflow: auto;
      height: 100%;
    }
    .div1{
      height: 30px;
      background: red;
      text-align: center;
      line-height: 30px;
      color: aliceblue;
      position: sticky;
      top: 0;
    }
    .div2{
      height: 500px;
      background: #333;
      margin-bottom: 20px;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <div class="wrap">
    <div class="div1">A</div>
    <div class="div2"></div>
    <div class="div1">B</div>
    <div class="div2"></div>
    <div class="div1">C</div>
    <div class="div2"></div>
    <div class="div1">D</div>
    <div class="div2"></div>
  </div>
</body>
</html>

ps:

  • sticky 元素会“固定”在离它最近的一个拥有“滚动机制”的祖先上
  • sticky会创建一个新的BFC(块级格式化上下文)
  • 须指定 top, right, bottomleft 四个阈值其中之一,才可使粘性定位生效。否则其行为与相对定位相同,一般设置top:0