8.1mdIJִ
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@@ -1,8 +1,8 @@
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#8.1 Socket编程
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在很多底层网络应用开发者的眼里一切编程都是Socket，话虽然有点夸张，但却也几乎如此了，现在的网络编程几乎都是用的Socket。你想过这些情景么？我们每天打开浏览器浏览网页时，浏览器的进程怎么和Web服务器进行通信的呢？当你用QQ聊天时，QQ进程怎么和服务器或者是你的好友所在的QQ进程进行通信的呢？当你打开PPstream观看视频时，PPstream进程如何视频服务器进行通信的呢？ 如此种种，都是靠Socket来进行通信的，以一斑窥全豹，可见Socket编程在现代编程中占据了多么重要的份额，这一节我们将介绍Go语言中如何来进行Socket编程。
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在很多底层网络应用开发者的眼里一切编程都是Socket，话虽然有点夸张，但却也几乎如此了，现在的网络编程几乎都是用Socket来编程。你想过这些情景么？我们每天打开浏览器浏览网页时，浏览器进程怎么和Web服务器进行通信的呢？当你用QQ聊天时，QQ进程怎么和服务器或者是你的好友所在的QQ进程进行通信的呢？当你打开PPstream观看视频时，PPstream进程如何与视频服务器进行通信的呢？ 如此种种，都是靠Socket来进行通信的，以一斑窥全豹，可见Socket编程在现代编程中占据了多么重要的地位，这一节我们将介绍Go语言中如何进行Socket编程。
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##什么是Socket？
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Socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。Socket就是该模式的一个实现，网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O，Socket也是一种文件描述符。Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用：Socket()，该函数返回一个整型的Socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。
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Socket起源于Unix，而Unix基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。Socket就是该模式的一个实现，网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O，Socket也是一种文件描述符。Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用：Socket()，该函数返回一个整型的Socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。
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常用的Socket类型有两种：流式Socket（SOCK_STREAM）和数据报式Socket（SOCK_DGRAM）。流式是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的TCP服务应用；数据报式Socket是一种无连接的Socket，对应于无连接的UDP服务应用。
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##Socket如何通信
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@@ -18,7 +18,7 @@ Socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”
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###IPv4地址
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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。目前主要采用的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。
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IPv4的地址位数为32位，也就是最多有2的32次方的网络设备可以联到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，前一段时间，据报道IPV4的地址已经发放完毕，我们公司目前很多服务器的IP都是一个宝贵的资源。
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IPv4的地址位数为32位，也就是最多有2的32次方的网络设备可以联到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位址的发放愈趋紧张，前一段时间，据报道IPV4的地址已经发放完毕，我们公司目前很多服务器的IP都是一个宝贵的资源。
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地址格式类似这样：127.0.0.1 172.122.121.111
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@@ -34,46 +34,75 @@ 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
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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:
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package main
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package main
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import (
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"net"
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"os"
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"fmt"
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)
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func main() {
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if len(os.Args) != 2 {
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fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s ip-addr\n", os.Args[0])
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os.Exit(1)
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}
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name := os.Args[1]
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addr := net.ParseIP(name)
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if addr == nil {
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fmt.Println("Invalid address")
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} else {
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fmt.Println("The address is ", addr.String())
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}
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os.Exit(0)
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}
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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
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##TCP Socket
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)
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当我们知道如何通过网络端口访问一个服务时，那么我们能够做什么呢？作为客户端来说，我们可以通过向远端某台机器的的某个网络端口发送一个请求，然后得到在机器的此端口上监听的服务反馈的信息。作为服务端，我们需要把服务绑定到某个指定端口，并且在此端口上监听，当有客户端来访问时能够读取信息并且写入反馈信息。
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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：
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os.Exit(1)
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func (c *TCPConn) Write(b []byte) (n int, err os.Error)
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func (c *TCPConn) Read(b []byte) (n int, err os.Error)
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`TCPConn`可以用在客户端和服务器端来读写数据。
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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：
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} else {
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type TCPAddr struct {
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IP IP
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Port int
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}
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在Go语言中通过`ResolveTCPAddr`获取一个`TCPAddr`
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func ResolveTCPAddr(net, addr string) (*TCPAddr, os.Error)
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- net参数是"tcp4"、"tcp6"、"tcp"中的任意一个，分别表示TCP(IPv4-only),TCP(IPv6-only)或者TCP(IPv4,IPv6的任意一个).
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- addr表示域名或者IP地址，例如"www.google.com:80" 或者"127.0.0.1:22".
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###TCP client
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Go语言中通过net包中的`DialTCP`函数来建立一个TCP连接，并返回一个`TCPConn`类型的对象，当连接建立时服务器端也创建一个同类型的对象，此时客户端和服务器段通过各自拥有的`TCPConn`对象来进行数据交换。一般而言，客户端通过`TCPConn`对象将请求信息发送到服务器端，读取服务器端响应的信息。服务器端读取并解析来自客户端的请求，并返回应答信息，这个连接只有当任一端关闭了连接之后才失效，不然这连接可以一直在使用。建立连接的函数定义如下：
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func DialTCP(net string, laddr, raddr *TCPAddr) (c *TCPConn, err os.Error)
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func (c *TCPConn) Read(b []byte) (n int, err os.Error)
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- net参数是"tcp4"、"tcp6"、"tcp"中的任意一个，分别表示TCP(IPv4-only)、TCP(IPv6-only)或者TCP(IPv4,IPv6的任意一个)
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- laddr表示本机地址，一般设置为nil
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- raddr表示远程的服务地址
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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：
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接下来我们写一个简单的例子，模拟一个基于HTTP协议的客户端请求去连接一个Web服务端。我们要写一个简单的http请求头，格式类似如下：
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"HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n"
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Port int
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从服务端接收到的响应信息格式可能如下：
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在Go语言中通过`ResolveTCPAddr`获取一个`TCPAddr`
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HTTP/1.0 200 OK
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ETag: "-9985996"
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Last-Modified: Thu, 25 Mar 2010 17:51:10 GMT
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Content-Length: 18074
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Connection: close
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Date: Sat, 28 Aug 2010 00:43:48 GMT
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Server: lighttpd/1.4.23
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我们的客户端代码如下所示：
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@@ -110,13 +139,15 @@ Go语言中通过net包中的`DialTCP`函数来建立一个TCP连接，并返回
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}
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}
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"io/ioutil"
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通过上面的代码我们可以看出：首先程序将用户的输入作为参数`service`传入`net.ResolveTCPAddr`获取一个tcpAddr,然后把tcpAddr传入DialTCP后创建了一个TCP连接`conn`，通过`conn`来发送请求信息，最后通过`ioutil.ReadAll`从`conn`中读取全部的文本，也就是服务端响应反馈的信息。
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###TCP server
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)
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上面我们编写了一个TCP的客户端程序，也可以通过net包来创建一个服务器端程序，在服务器端我们需要绑定服务到指定的非激活端口，并监听此端口，当有客户端请求到达的时候可以接收到来自客户端连接的请求。net包中有相应功能的函数，函数定义如下：
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func main() {
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if len(os.Args) != 2 {
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func ListenTCP(net string, laddr *TCPAddr) (l *TCPListener, err os.Error)
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func (l *TCPListener) Accept() (c Conn, err os.Error)
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参数说明同DialTCP的参数一样。下面我们实现一个简单的时间同步服务，监听7777端口
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package main
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@@ -149,10 +180,10 @@ Go语言中通过net包中的`DialTCP`函数来建立一个TCP连接，并返回
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os.Exit(1)
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}
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}
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package main
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"fmt"
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上面的服务跑起来之后，它将会一直在那里等待，直到有新的客户端请求到达。当有新的客户端请求到达并同意接受`Accept`该请求的时候他会反馈当前的时间信息。值得注意的是，在代码中`for`循环里，当有错误发生时，直接continue而不是退出，是因为在服务器端跑代码的时候，当有错误发生的情况下最好是由服务端记录错误，然后当前连接的客户端直接报错而退出，从而不会影响到当前服务端运行的整个服务。
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上面的代码有个缺点，执行的时候是单任务的，不能同时接收多个请求，那么该如何改造以使它支持多并发呢？Go里面有一个goroutine机制，请看下面改造后的代码
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package main
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@@ -191,7 +222,7 @@ Go语言中通过net包中的`DialTCP`函数来建立一个TCP连接，并返回
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}
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}
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"time"
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通过把业务处理分离到函数`handleClient`，我们就可以进一步地实现多并发执行了。看上去是不是很帅，增加`go`关键词就实现了服务端的多并发，从这个小例子也可以看出goroutine的强大之处。
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###控制TCP连接
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TCP有很多连接控制函数，我们平常用到比较多的有如下几个函数：
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@@ -199,17 +230,21 @@ TCP有很多连接控制函数，我们平常用到比较多的有如下几个
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func (c *TCPConn) SetTimeout(nsec int64) os.Error
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func (c *TCPConn) SetKeepAlive(keepalive bool) os.Error
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checkError(err)
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第一个函数用来设置连接的超时时间，客户端和服务器端都适用，当超过设置的时间时该连接就会失效。
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conn, err := listener.Accept()
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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。
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更多的内容请查看`net`包的文档。
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##UDP Socket
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go handlerClient(conn)
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Go语言包中处理UDP Socket和TCP Socket不同的地方就是在服务器端处理多个客户端请求数据包的方式不同,UDP缺少了对客户端连接请求的Accept函数。其他基本几乎一模一样，只有TCP换成了UDP而已。UDP的几个主要函数如下所示：
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}
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func handleClient(conn net.Conn) {
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func ResolveUDPAddr(net, addr string) (*UDPAddr, os.Error)
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func DialUDP(net string, laddr, raddr *UDPAddr) (c *UDPConn, err os.Error)
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func ListenUDP(net string, laddr *UDPAddr) (c *UDPConn, err os.Error)
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func (c *UDPConn) ReadFromUDP(b []byte) (n int, addr *UDPAddr, err os.Error
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func (c *UDPConn) WriteToUDP(b []byte, addr *UDPAddr) (n int, err os.Error)
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一个UDP的客户端代码如下所示,我们可以看到不同的就是TCP换成了UDP而已：
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package main
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@@ -244,7 +279,7 @@ Go语言包中处理UDP Socket和TCP Socket不同的地方就是在处理服务
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}
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}
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我们来看一下UDP服务器端如何来处理：
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package main
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@@ -282,12 +317,13 @@ Go语言包中处理UDP Socket和TCP Socket不同的地方就是在处理服务
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}
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##总结
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package main
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通过对TCP和UDP Socket编程的描述和实现，可见Go已经完备地支持了Socket编程，而且使用起来相当的方便，Go提供了很多函数，通过这些函数可以很容易就编写出高性能的Socket应用。
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import (
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"fmt"
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"net"
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"os"
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"time"
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)
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## links
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* [目录](<preface.md>)
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* 上一节: [Web服务](<8.md>)
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* 下一节: [WebSocket](<8.2.md>)
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## LastModified
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* $Id$
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