From 5a3db1f0a6d9eccdf647dae92cdb7dd1d0afc2ea Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: xiemengjun Date: Mon, 8 Oct 2012 23:54:53 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=E5=AE=8C=E6=88=90=E4=BA=86Socket=E7=BC=96?= =?UTF-8?q?=E7=A8=8B=E7=9A=84=E7=BC=96=E5=86=99?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- 8.1.md | 269 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++- 1 file changed, 267 insertions(+), 2 deletions(-) diff --git a/8.1.md b/8.1.md index 678fcf31..a3f38c6e 100644 --- a/8.1.md +++ b/8.1.md @@ -12,10 +12,275 @@ Socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件” 使用TCP/IP协议的应用程序通常采用应用编程接口：UNIX BSD的套接字（socket）和UNIX System V的TLI（已经被淘汰），来实现网络进程之间的通信。就目前而言，几乎所有的应用程序都是采用socket，而现在又是网络时代，网络中进程通信是无处不在，这就是为什么说“一切皆Socket”。 ##Socket基础知识 -通过上面的介绍我们知道Socket有两种：TCP Socket和UDP Socket，TCP和UDP -##TCP Socket +通过上面的介绍我们知道Socket有两种：TCP Socket和UDP Socket，TCP和UDP是协议，而要确定一个进程的需要三元组，需要IP地址和端口。 +###IPv4地址 +目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议。IP是TCP/IP协议中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。目前IP协议的版本号是4(简称为IPv4)，发展至今已经使用了30多年。 + +IPv4的地址位数为32位，也就是最多有2的32次方的电脑可以联到Internet上。近十年来由于互联网的蓬勃发展，IP位址的需求量愈来愈大，使得IP位址的发放愈趋严格，目前基本上IPv4的地址很少了，我们公司目前很多服务器的IP都是一个宝贵的资源。 + +地址格式类似这样：127.0.0.1 172.122.121.111 + +###IPv6地址 +IPv6是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网的协议，它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间。IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6实际可分配的地址，整个地球的每平方米面积上仍可分配1000多个地址。在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其它问题，主要有端到端IP连接、服务质量（QoS）、安全性、多播、移动性、即插即用等。 + +地址格式类似这样：2002:c0e8:82e7:0:0:0:c0e8:82e7 + +###Go支持的IP类型 +在Go的`net`包中定义了很多类型、函数和方法用来网络编程，其中IP的定义如下： + + type IP []byte + +在`net`包中有很多函数来操作IP，但是其中比较有用的也就几个，其中`ParseIP(s string) IP`函数会把一个IPv4或者IPv6的地址转化成IP类型，请看下面的例子: + + package main import ( "net" "os" "fmt" ) func main() { if len(os.Args) != 2 { fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s ip-addr\n", os.Args[0]) os.Exit(1) } name := os.Args[1] addr := net.ParseIP(name) if addr == nil { fmt.Println("Invalid address") } else { fmt.Println("The address is ", addr.String()) } os.Exit(0) } + +执行之后你就会发现只要你输入一个IP地址就会给出相应的IP格式 + +##TCP Socket +当我们知道如何通过网络端口访问到一个服务时，那么我们能够做什么呢？其实作为客户端来说，我们可以通过网络端口发送一个请求，然后得到服务器端反馈的信息。作为服务端，我们需要把我们的服务绑定到端口，并且在相应的端口上监听，当有客户端来访问时能够读取信息并且写入反馈信息。 + +在Go语言的`net`包中有一个类型`TCPConn`，这个类型可以用来作为客户端和服务器端交互的通道，他有两个主要的函数： + + func (c *TCPConn) Write(b []byte) (n int, err os.Error) func (c *TCPConn) Read(b []byte) (n int, err os.Error) + +`TCPConn`可以用在客户端和服务器端来读写数据。 + +还有我们需要知道一个`TCPAddr`类型，他表示一个TCP的地址信息，他的定义如下： + + type TCPAddr struct { IP IP Port int } +在Go语言中通过`ResolveTCPAddr`获取一个`TCPAddr` + + func ResolveTCPAddr(net, addr string) (*TCPAddr, os.Error) + +- net参数是"tcp4"、"tcp6"、"tcp"中的任意一个，分别表示TCPv4、TCPv6或者任意 +- addr表示域名或者IP地址，例如"www.google.com:80" 或者"127.0.0.1:22". + + +###TCP client +Go语言中通过`net`包中的`DialTCP`函数建议一个TCP连接，返回一个`TCPConn`类型，客户端和服务器段通过这个类型来进行数据交换。一般而言，客户端通过`TCPConn`写入请求信息发送到服务器端，读取服务器端反馈的信息。这个链接只有当任意一遍关闭了连接之后才失效，不然我们都可以一直使用。函数的定义如下： + + func DialTCP(net string, laddr, raddr *TCPAddr) (c *TCPConn, err os.Error) + +- net参数是"tcp4"、"tcp6"、"tcp"中的任意一个，分别表示TCPv4、TCPv6或者任意 +- laddr表示本机地址，一般设置为nil +- raddr表示远程的服务地址 + +接下来我们举一个简单的例子，模拟一个客户端去连接一个Web服务,基于HTTP协议的请求。我们发送一个简单的http请求头，类似如下代码： + + "HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n" + +我们可能收到的反馈信息如下： + + HTTP/1.0 200 OK ETag: "-9985996" Last-Modified: Thu, 25 Mar 2010 17:51:10 GMT Content-Length: 18074 Connection: close Date: Sat, 28 Aug 2010 00:43:48 GMT Server: lighttpd/1.4.23 + +我们的客户端代码如下所示： + + package main + + import ( + "fmt" + "io/ioutil" + "net" + "os" + ) + + func main() { + if len(os.Args) != 2 { + fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s host:port ", os.Args[0]) + os.Exit(1) + } + service := os.Args[1] + tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("tcp4", service) + checkError(err) + conn, err := net.DialTCP("tcp", nil, tcpAddr) + checkError(err) + _, err = conn.Write([]byte("HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n")) + checkError(err) + result, err := ioutil.ReadAll(conn) + checkError(err) + fmt.Println(string(result)) + os.Exit(0) + } + func checkError(err os.Error) { + if err != nil { + fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.String()) + os.Exit(1) + } + } + +通过上面的代码我们可以看出首先我们根据用户的输入通过`net.ResolveTCPAddr`获取了一个tcpaddr,然后DialTCP获取了一个TCP链接，然后发送请求信息，最后通过`ioutil.ReadAll`读取全部的服务器反馈信息。 + +###TCP server +上面我们建立了一个TCP的客户端，那么我们也可以通过net包来建立一个服务器端，我们知道服务器端我们需要绑定服务到对应的端口，然后监听端口，当有客户端请求到达的时候接收客户端连接。`net`包中有相应的函数，函数定义如下： + + func ListenTCP(net string, laddr *TCPAddr) (l *TCPListener, err os.Error) func (l *TCPListener) Accept() (c Conn, err os.Error) + 参数说明同DialTCP的参数一样。下面我们实现了一个简单的时间同步服务，监听在7777端口 + + package main + + import ( + "fmt" + "net" + "os" + "time" + ) + + func main() { + service := ":7777" + tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("ip4", service) + checkError(err) + listener, err := net.ListenTCP("tcp", tcpAddr) + checkError(err) + for { + conn, err := listener.Accept() + if err != nil { + continue + } + daytime := time.LocalTime().String() + conn.Write([]byte(daytime)) // don't care about return value + conn.Close() // we're finished with this client + } + } + func checkError(err os.Error) { + if err != nil { + fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.String()) + os.Exit(1) + } + } + +上面的服务我们跑起来之后，他将会一直在那边等待，直到有新的客户端到达，当有新的客户端到达的时候他反馈当前的时间信息。同时我们注意看循环那里，当有错误发生时，直接continue了，而不是退出，因为在我们编写服务器端的时候，当有错误发生的情况下最好是记录错误，然后当前客户端出错直接退出，而不会影响到当前整个的服务。 + +当上面的代码执行的时候是单任务的，不能同时接收多个请求，那么我们如何改造一下就可以实现多并发呢？Go里面有一个goroutine机制，请看下面改造之后的代码 + + package main + + import ( + "fmt" + "net" + "os" + "time" + ) + + func main() { + service := ":1200" + tcpAddr, err := net.ResolveTCPAddr("ip4", service) + checkError(err) + listener, err := net.ListenTCP("tcp", tcpAddr) + checkError(err) + for { + conn, err := listener.Accept() + if err != nil { + continue + } + go handlerClient(conn) + } + } + + func handleClient(conn net.Conn) { + defer conn.Close() + daytime := time.LocalTime().String() + conn.Write([]byte(daytime)) // don't care about return value + // we're finished with this client + } + func checkError(err os.Error) { + if err != nil { + fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.String()) + os.Exit(1) + } + } + +通过把业务独立到`handleClient`，我们就可以实现多并发执行了。看上去是不是很帅，简答的一行代码就实现了多并发的功能，这个也是Go吸引人的一个地方。 + +###控制TCP连接 +TCP连接有很多控制函数，我们平常用到比较多的有如下几个函数： + + func (c *TCPConn) SetTimeout(nsec int64) os.Error + func (c *TCPConn) SetKeepAlive(keepalive bool) os.Error + +第一个函数用来设置超时时间，客户端和服务器端都适用，当超过设置的时间时那么该链接就失效。 + +第二个函数用来设置客户端是否和服务器端一直保持着连接，即使没有任何的数据发送 + +更多的内容请查看`net`包的文档。 ##UDP Socket +Go语言包中处理UDP Socket和TCP Socket不同的地方就是在处理服务器端的时候，当有多个客户端请求来临的时候如何处理数据包。其他基本都是一模一样，只有TCP换成了UDP而已。他的几个主要函数如下所示： + + func ResolveUDPAddr(net, addr string) (*UDPAddr, os.Error) func DialUDP(net string, laddr, raddr *UDPAddr) (c *UDPConn, err os.Error) func ListenUDP(net string, laddr *UDPAddr) (c *UDPConn, err os.Error) func (c *UDPConn) ReadFromUDP(b []byte) (n int, addr *UDPAddr, err os.Error func (c *UDPConn) WriteToUDP(b []byte, addr *UDPAddr) (n int, err os.Error) + +一个UDP的客户端代码如下所示,我们可以看到唯一不同的就是TCP换成了UDP而已： + + package main + + import ( + "fmt" + "net" + "os" + ) + + func main() { + if len(os.Args) != 2 { + fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s host:port", os.Args[0]) + os.Exit(1) + } + service := os.Args[1] + udpAddr, err := net.ResolveUDPAddr("udp4", service) + checkError(err) + conn, err := net.DialUDP("udp", nil, udpAddr) + checkError(err) + _, err = conn.Write([]byte("anything")) + checkError(err) + var buf [512]byte + n, err := conn.Read(buf[0:]) + checkError(err) + fmt.Println(string(buf[0:n])) + os.Exit(0) + } + func checkError(err os.Error) { + if err != nil { + fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error ", err.String()) + os.Exit(1) + } + } + +我们来看一下UDP的服务器端如何来处理： + + package main + + import ( + "fmt" + "net" + "os" + "time" + ) + + func main() { + service := ":1200" + udpAddr, err := net.ResolveUDPAddr("udp4", service) + checkError(err) + conn, err := net.ListenUDP("udp", udpAddr) + checkError(err) + for { + handleClient(conn) + } + } + func handleClient(conn *net.UDPConn) { + var buf [512]byte + _, addr, err := conn.ReadFromUDP(buf[0:]) + if err != nil { + return + } + daytime := time.LocalTime().String() + conn.WriteToUDP([]byte(daytime), addr) + } + func checkError(err os.Error) { + if err != nil { + fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error ", err.String()) + os.Exit(1) + } + } + + ## links * [目录]()