连续数据流 TCP 协议设计指南

Question

我通过 TCP 套接字有连续的数据流。我可以控制服务器和客户端来实现协议。基本要求是我可以同步到数据流。理想情况下，我想发送数据包，但 TCP 是面向流的并且没有数据包的概念。所以我希望应用层来处理字节流的打包。

我找到了两种常见的策略来做到这一点：

• 使用分隔符开始/结束消息。这样做的缺点是我需要对（二进制）数据进行编码，以便它不包含分隔符。
• 使用固定长度的消息并找出一种“锁定”流的方法。我觉得这个策略很难理解。据称，Modbus TCP 的工作原理是这样的，并使用事务标识符和更多信息，以便接收端可以找出消息的结束位置。但它如何确定消息从哪里开始呢？

这篇博文提供了实现细节，但我认为它依赖于“意外”接收数据包，而它不应该依赖于此。即使是Modbus TCP 实现似乎也依赖于使用长度参数调用操作系统套接字函数recv来接收“完整消息”或类似的东西，尽管根据我信任的其他来源，它们不应该这样做。

有人可以照亮这个吗？

PS：整个系统运行在完全受我们控制的 LAN 上。

背景

我们最初的开发是这样的：

• （嵌入式）服务器通过 TCP 发送（我认为的）一个“数据包”
• 在PC端，Python函数socket.recv会收到完整的“数据包”

然后我们需要用 C++ 实现“数据包”接收（使用 Boost ASIO），我发现 TCP 中不存在数据包概念。

Answer 1

这篇博文提供了实现细节，但我认为它依赖于“意外”接收数据包，而它不应该依赖

我认为您已经阅读了链接博客上的结束“警告”：

但是，由于我们正在使用网络缓冲区，因此第一个recv可能无法在一个recv中获取所有4个字符。如果您选择忽略这一点，那么在高网络负载下您的代码将会崩溃。为了防弹，您需要两个接收循环，首先确定长度，第二部分获取数据。

这就是你的答案。

在 ASIO 中，这相当于

不使用 [async_]read_some

，而是我们组合读取操作

• asio::[async_]read
• asio::[async_]read_until
• asio::[async_]read

如果您的缓冲区是动态/尺寸过大的，请记住，所有缓冲区都可以读取超出满足匹配条件所需的最小值，例如：

该函数用于异步读取数据到指定的动态缓冲区序列中，直到动态缓冲区序列的获取区域包含指定的分隔符。

为了处理一个组合读取导致缓冲区包含多个完整消息的情况，组合

此操作是通过零次或多次调用流的 async_read_some 函数来实现的，称为组合操作。如果动态缓冲区序列的获取区域已经包含分隔符，则该异步操作立即完成。

如果您需要具体的编程建议，我建议发布带有相关代码的问题。同时，我在这个网站上有很多示例，展示了如何在不同的消息框架场景中优雅地处理组合读取（

start）。

展示如何使用组合操作正确处理每个缓冲数据的示例：

unget 或 boost::asio::ip::tcp::iostream 的类似解决方案

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¹ 我不会讨论 ModBus，但我会指出它本身并不是 TCP 协议。事实上，通常情况并非如此。如果是这样，它很可能位于环回网络（或另一个仅虚拟主机类型的网络）上，该网络可能具有不同的特征，使得该实现正常。否则他们可能只是有不同的 QoS 目标（例如，错过一些消息没关系）？