From d3d8ae2569f96301af7b640a70ed22d5a3d47b65 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: chenwenli Date: Tue, 16 Oct 2012 22:57:15 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=D0=DE=B8=C48.1md=B5=C4=B2=BF=B7=D6=CE=C4=D7?= =?UTF-8?q?=D6=B4=ED=CE=F3?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- 8.1.md | 106 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++------------------- 1 file changed, 71 insertions(+), 35 deletions(-) diff --git a/8.1.md b/8.1.md index e7abdae3..7b521117 100644 --- a/8.1.md +++ b/8.1.md @@ -1,8 +1,8 @@ #8.1 Socket编程 -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。 +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。 ##什么是Socket？ -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。 +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。 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。 ##Socket如何通信 @@ -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” ###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。 -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。 +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。 地址格式类似这样：127.0.0.1 172.122.121.111 @@ -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 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) } + 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？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。 +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。 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) + 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 } + 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 +- 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). - 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，读取服务器端反馈的信息。服务器端读取并解析来自客户端的请求，并返回应答信息，这个链接只有当任意一端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： +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： 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 +- 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) - 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： +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： "HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n" -我们可能收到的反馈信息如下： +从服务端接收到的响应信息格式可能如下： - 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 + 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： @@ -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 } } -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。 +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。 ###TCP server -上面我们编写了一个TCP的客户端程序，我们也可以通过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端口，并监听，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： +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： - 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 + 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。下面我们实现一个简单的时间同步服务，监听7777端口 package main @@ -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 os.Exit(1) } } - -上面的服务跑起来之后，他将会一直等待在那里，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。 -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，请看下面改造之后的代码 +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。 + +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 package main @@ -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 } } -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，只改造了一行代码就实现了多并发，从这个小例子可以看出goroutine的强大之处。 +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。 ###控制TCP连接 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： @@ -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 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。 -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 +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,因为他缺少了每个连接的accept函数。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： +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： - 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： + 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,我们可以看到不同的就是TCP换成了UDP而已： package main @@ -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 } } -我们来看一下UDP的服务器端如何来处理： +我们来看一下UDP服务器端如何来处理： package main @@ -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 } ##总结 -通过上面对TCP Socket和UDP Socket的描述和实现来看，Go已经很完备的支持了Socket编程，而且使用起来相当的方便，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应用。 +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。 + -## links - 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