网络通信协议设计

为什么需要通信协议

TCP协议在底层机制上解决了UDP协议的顺序和丢包重传问题。但相比UDP又带来了新的问题,TCP协议是流式的,数据包没有边界。应用程序使用TCP通信就会面临这些难题。

因为TCP通信是流式的,在接收1个大数据包时,可能会被拆分成多个数据包发送。多次Send底层也可能会合并成一次进行发送。这里就需要2个操作来解决:

  • 分包:Server收到了多个数据包,需要拆分数据包
  • 合包:Server收到的数据只是包的一部分,需要缓存数据,合并成完整的包

所以TCP网络通信时需要设定通信协议。常见的TCP网络通信协议有HTTPHTTPSFTPSMTPPOP3IMAPSSHRedisMemcacheMySQL

如果要设计一个通用协议的Server,那么就要按照通用协议的标准去处理网络数据。除了通用协议外还可以自定义协议。Swoole支持了2种类型的自定义网络通信协议。

EOF结束符协议

EOF协议处理的原理是每个数据包结尾加一串特殊字符表示包已结束。如memcacheftpstmp都使用\r\n作为结束符。发送数据时只需要在包末尾增加\r\n即可。使用EOF协议处理,一定要确保数据包中间不会出现EOF,否则会造成分包错误。

swoole_serverswoole_client的代码中只需要设置2个参数就可以使用EOF协议处理。

$server->set(array(
    'open_eof_split' => true,
    'package_eof' => "\r\n",
));
$client->set(array(
    'open_eof_split' => true,
    'package_eof' => "\r\n",
));

固定包头+包体协议

固定包头的协议非常通用,在BAT的服务器程序中经常能看到。这种协议的特点是一个数据包总是由包头+包体2部分组成。包头由一个字段指定了包体或整个包的长度,长度一般是使用2字节/4字节整数来表示。服务器收到包头后,可以根据长度值来精确控制需要再接收多少数据就是完整的数据包。Swoole的配置可以很好的支持这种协议,可以灵活地设置4项参数应对所有情况。

Swoole的Server和异步Client都是在onReceive回调函数中处理数据包,当设置了协议处理后,只有收到一个完整数据包时才会触发onReceive事件。同步客户端在设置了协议处理后,调用 $client->recv() 不再需要传入长度,recv函数在收到完整数据包或发生错误后返回。

$server->set(array(
    'open_length_check' => true,
    'package_max_length' => 81920,
    'package_length_type' => 'n', //see php pack()
    'package_length_offset' => 0,
    'package_body_offset' => 2,
));