HTTP請(qǐng)求分割為多個(gè)TCP包后，如果一個(gè)TCP包丟失，應(yīng)用層會(huì)有什么影響？

電子設(shè)計(jì)聯(lián)盟 · 發(fā)表于 2024-12-8 08:01:00

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先說結(jié)論，如果某個(gè) TCP 段丟失并且重傳失敗，整個(gè) HTTP 請(qǐng)求都無法被應(yīng)用層讀取。

應(yīng)用層只能在 TCP 層確保數(shù)據(jù)完整并交付后，才能處理這個(gè)請(qǐng)求。
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HTTP 請(qǐng)求的傳輸過程
HTTP 協(xié)議位于應(yīng)用層，而 TCP 位于傳輸層。當(dāng)應(yīng)用層（如瀏覽器或 HTTP 客戶端）發(fā)出一個(gè) HTTP 請(qǐng)求時(shí)，HTTP 報(bào)文會(huì)先傳遞到傳輸層（TCP），在這里會(huì)被劃分成更小的段（TCP segments），每段會(huì)添加 TCP 頭，形成 TCP 報(bào)文段。TCP 使用這些段來確保傳輸?shù)目煽啃浴?br />
在傳輸層，TCP 會(huì)將 HTTP 數(shù)據(jù)切分為多個(gè)段，每個(gè) TCP 段的大小根據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的 MTU（最大傳輸單元）來決定。

在 IP 網(wǎng)絡(luò)中，通常 MTU 大小為 1500 字節(jié)，因此一個(gè)大的 HTTP 報(bào)文會(huì)被分割為多個(gè) TCP 報(bào)文段，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊蟆?br /> 2
TCP 的可靠性與重傳機(jī)制
TCP 是一種可靠傳輸協(xié)議，它通過以下機(jī)制保證數(shù)據(jù)完整性：

序列號(hào)：每個(gè) TCP 段都有一個(gè)唯一的序列號(hào)，接收端通過序列號(hào)確保數(shù)據(jù)的順序。

確認(rèn)機(jī)制：接收端收到 TCP 段后會(huì)發(fā)送 ACK 確認(rèn)。

重傳機(jī)制：如果發(fā)送端未在特定時(shí)間內(nèi)收到 ACK，便會(huì)重傳該 TCP 段。

如果某個(gè) TCP 段丟失（例如網(wǎng)絡(luò)問題導(dǎo)致的丟包），TCP 協(xié)議會(huì)嘗試重傳。

一般情況下，通過重傳機(jī)制能夠成功傳送丟失的數(shù)據(jù)段，從而讓接收端獲得完整的 HTTP 報(bào)文。
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丟包未能成功重傳時(shí)會(huì)發(fā)生什么？
假設(shè)某個(gè) TCP 段丟失了，并且多次重傳都失敗，這種情況下會(huì)導(dǎo)致 TCP 連接的中斷。

TCP 在多次重傳失敗后會(huì)認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，通常會(huì)中斷連接并返回錯(cuò)誤（比如 TCP 超時(shí)）。

一旦 TCP 連接中斷，HTTP 請(qǐng)求的數(shù)據(jù)便無法完整到達(dá)應(yīng)用層，整個(gè) HTTP 請(qǐng)求也就無法被應(yīng)用層讀取。
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應(yīng)用層的數(shù)據(jù)讀取
應(yīng)用層不會(huì)直接讀取 TCP 段。數(shù)據(jù)到達(dá)接收端后，TCP 會(huì)在內(nèi)核中將各個(gè) TCP 段重新組裝成完整的數(shù)據(jù)流，只有當(dāng)完整的數(shù)據(jù)流被組裝好后，應(yīng)用層才會(huì)讀取。

因此，如果某個(gè) TCP 段無法成功傳輸，數(shù)據(jù)流無法完成組裝，應(yīng)用層也就無法獲取到這個(gè) HTTP 請(qǐng)求。

在 Linux 等操作系統(tǒng)中，這個(gè)過程是由內(nèi)核的 TCP/IP 棧完成的。TCP 棧在處理 HTTP 報(bào)文時(shí)，確保報(bào)文的完整性后才會(huì)交給應(yīng)用層。

如果分段未能完全接收，則 TCP 棧不會(huì)將數(shù)據(jù)上交，應(yīng)用層也就不會(huì)讀取到部分?jǐn)?shù)據(jù)。

因此，如果某個(gè) TCP 段丟失并且重傳失敗，整個(gè) HTTP 請(qǐng)求都無法被應(yīng)用層讀取。應(yīng)用層只能在 TCP 層確保數(shù)據(jù)完整并交付后，才能處理這個(gè)請(qǐng)求。

值得一提的是，HTTP/2 和 HTTP/3 都試圖減少 TCP 的傳輸影響。

HTTP/2：在同一個(gè) TCP 連接上通過多路復(fù)用（Multiplexing）實(shí)現(xiàn)多個(gè)并行請(qǐng)求和響應(yīng)，但依然依賴 TCP 的可靠傳輸。

HTTP/3：基于 QUIC 協(xié)議，放棄了 TCP 的可靠傳輸，轉(zhuǎn)而使用 UDP，應(yīng)用層直接管理重傳、流控制等。

這樣做的好處是，即便個(gè)別數(shù)據(jù)包丟失，也不影響其他數(shù)據(jù)包的傳遞。這種設(shè)計(jì)更適合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，減少了丟包對(duì)整體傳輸?shù)挠绊憽?font class="jammer">- F- O5 @9 ~) o" E6 G. w6 \& P