前言

本文记录有关数据包在网络通讯中拆包和粘包的知识：

• 出现拆包 / 粘包的原因
• 解决拆包 / 粘包的方案

一、什么是拆包/粘包

在网络通讯过程中，可能会将一个完整的报文拆分成多个小数据包进行传送，也可能将多个报文合并成一个大的数据包进行传送，这就是所谓的拆包和粘包。

二、为什么会有拆包和粘包

在网络通讯过程中，每次传送的数据包大小受到各种因素的限制：一个完整的数据报文大小超过传输单元的限制，可能会拆分成多个数据包发送出去。如果单次传输的数据报文较小，可能会采用 Nagle 算法进行优化，将多个报文通过一个数据包发送出去。

1. MTU 最大传输单元和 MSS 最大分段大小

MTU （Maximum Transmission Unit）是链路层一次最大传输数据的大小，一般为 1500 byte。
MSS （Maximum Segement Unit）是TCP 传输层单次发型的最大数据大小。
如下图所示，MTU 和 MSS 的一般计算关系为：MSS = MTU - IP Header - TCP Header。如果 MSS + IP Header + TCP Header > MTU，那么数据包会拆分为多个包发送，这就是拆包现象。

2. 滑动窗口

滑动窗口是 TCP 传输层用于控制流量的一种有效措施。数据接收方设置滑动窗口大小，即允许发送方同时发生数据分组（数据包）的数量；数据发送方在可用窗口数量内，不需要每发送一个数据包就等待接收方确认，一旦窗口占满，需等待接收方处理完成后才能继续发送。

3. Nagle 算法

Negle 算法可以理解为批量发送，用于解决频繁发送小数据包带来的网络拥塞问题。如果发送的数据较小，可以先写入缓冲区，等待数据确认或累积到一定大小后一起发送。
Linux 默认是开启 Nagle 算法的，在大量小数据包的场景下可以有效降低网络开销。但 Nagle 算法会带来一定的数据延迟，影响及时响应。Linux 可以通过 TCP_NODELAY 参数来禁用 Nagle 算法。Netty 默认禁用 Nagle 算法。

三、拆包和粘包的解决方案

1. 固定长度

所有报文都是统一的长度，但消息内容不足时，发送方采用空位补齐。接收方读取到固定长度后，就认为获得了一个完整的消息。
固定长度的方法使用非常简单，但很难找到一个合适固定长度值，如果长度太大会造成字节浪费，长度太小又会增加网络开销。所以一般不采用。

2. 特定分隔符

如果消息不采用固定长度，那么接收方就需要区分消息的边界。特定分隔符时在每次发送的报文后面增加特殊的标识。接收方可以根据这个标识进行消息拆分。
选择分隔符时一定要避免和消息体中的字节相同，以免冲突。否则可能出现消息的错误拆分。特定分隔符法在消息协议足够简单的场景下比较高效，如 Redis 在通讯过程中

3. 报文长度 + 消息内容

在消息头固定位置中存放了消息的总长度，接收方在解析时，先读取消息头的长度 len，然后紧接着读取长度为 len 的字节数据，该数据即判定为一个完整的数据报文。
报文长度 + 消息内容 的使用方式非常灵活， 且不存在固定长度和特定分隔符法的明显缺陷。当然在消息头中不仅只限于存放消息长度，还可以自定义其他扩展字段，如消息版本，算法类型等。

总结

本文从网络通讯基础来理解通讯过程中的拆包和粘包问题，以及如何通过应用层的通讯协议来解决拆包和粘包问题。