11#8  .1 Socket编程
2- 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 。
2+ 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 。
33
44##什么是Socket?
5- 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。
5+ 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。
66
77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。
88##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”
1818###IPv4地址
1919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。
2020
21- 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。
21+ 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。
2222
2323地址格式类似这样:127.0.0.1 172.122.121.111
2424
@@ -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
3434
3535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:
3636
37- 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) }
37+ package main 
38+ import ( 
39+ "net" 
40+ "os" 
41+ "fmt" 
42+ ) 
43+ func main() { 
44+ if len(os.Args) != 2 { 
45+ fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s ip-addr\n", os.Args[0]) 
46+ os.Exit(1) 
47+ } 
48+ name := os.Args[1] 
49+ addr := net.ParseIP(name) 
50+ if addr == nil { 
51+ fmt.Println("Invalid address") 
52+ } else { 
53+ fmt.Println("The address is ", addr.String()) 
54+ } 
55+ os.Exit(0) 
56+ } 
3857
3958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
4059
4160##TCP Socket
42- 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。
61+ 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。
4362
4463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:
4564
46- func (c * TCPConn) Write(b [ ] byte) (n int, err os.Error) func (c * TCPConn) Read(b [ ] byte) (n int, err os.Error)
65+ func (c *TCPConn) Write(b []byte) (n int, err os.Error) 
66+ func (c *TCPConn) Read(b []byte) (n int, err os.Error) 
4767
4868` TCPConn ` 可以用在客户端和服务器端来读写数据。
4969
5070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:
5171
52- type TCPAddr struct { IP IP Port int }
72+ type TCPAddr struct { 
73+ IP IP 
74+ Port int 
75+ } 
5376在Go语言中通过` ResolveTCPAddr ` 获取一个` TCPAddr ` 
5477
5578func ResolveTCPAddr(net, addr string) (*TCPAddr, os.Error) 
5679
57- -  net参数是"tcp4"、"tcp6"、"tcp"中的任意一个,分别表示TCPv4、TCPv6或者任意 
80+ -  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). 
5881-  addr表示域名或者IP地址,例如"www.google.com:80" 或者"127.0.0.1:22". 
5982
6083
6184###TCP client
62- 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 :
85+ 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 :
6386
6487func DialTCP(net string, laddr, raddr *TCPAddr) (c *TCPConn, err os.Error) 
6588
66- -  net参数是"tcp4"、"tcp6"、"tcp"中的任意一个,分别表示TCPv4、TCPv6或者任意 
89+ -  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) 
6790-  laddr表示本机地址,一般设置为nil
6891-  raddr表示远程的服务地址
6992
70- 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 :
93+ 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 :
7194
7295"HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n" 
7396
74- 我们可能收到的反馈信息如下 :
97+ 从服务端接收到的响应信息格式可能如下 :
7598
76- 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
99+ HTTP/1.0 200 OK
100+ ETag: "-9985996"
101+ Last-Modified: Thu, 25 Mar 2010 17:51:10 GMT
102+ Content-Length: 18074
103+ Connection: close
104+ Date: Sat, 28 Aug 2010 00:43:48 GMT
105+ Server: lighttpd/1.4.23
77106
78107我们的客户端代码如下所示:
79108
@@ -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
110139} 
111140} 
112141
113- 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 。
142+ 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 。
114143
115144###TCP server
116- 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:
145+ 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:
146+ 
147+ func ListenTCP(net string, laddr *TCPAddr) (l *TCPListener, err os.Error) 
148+ func (l *TCPListener) Accept() (c Conn, err os.Error) 
117149
118- func ListenTCP(net string, laddr * TCPAddr) (l * TCPListener, err os.Error) func (l * TCPListener) Accept() (c Conn, err os.Error)
119-  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
150+ 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
120151
121152package main 
122153
@@ -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
149180os.Exit(1) 
150181} 
151182} 
152- 
153- 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。
154183
155- 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
184+ 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。
185+ 
186+ 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
156187
157188package main 
158189
@@ -191,25 +222,29 @@ Go语言中通过net包中的`DialTCP`函数来建立一个TCP连接,并返回
191222} 
192223} 
193224
194- 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 。
225+ 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 。
195226
196227###控制TCP连接
197228TCP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:
198229
199230func (c * TCPConn) SetTimeout(nsec int64) os.Error
200231func (c * TCPConn) SetKeepAlive(keepalive bool) os.Error
201232
202- 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 。
233+ 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 。
203234
204- 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
235+ 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。 
205236
206237更多的内容请查看` net ` 包的文档。
207238##UDP Socket
208- 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 :
239+ 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 :
209240
210- 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)
211- 
212- 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:
241+ func ResolveUDPAddr(net, addr string) (*UDPAddr, os.Error) 
242+ func DialUDP(net string, laddr, raddr *UDPAddr) (c *UDPConn, err os.Error) 
243+ func ListenUDP(net string, laddr *UDPAddr) (c *UDPConn, err os.Error) 
244+ func (c *UDPConn) ReadFromUDP(b []byte) (n int, addr *UDPAddr, err os.Error 
245+ func (c *UDPConn) WriteToUDP(b []byte, addr *UDPAddr) (n int, err os.Error) 
246+ 
247+ 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:
213248
214249package main 
215250
@@ -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
244279} 
245280} 
246281
247- 我们来看一下UDP的服务器端如何来处理 :
282+ 我们来看一下UDP服务器端如何来处理 :
248283
249284package main 
250285
@@ -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
282317} 
283318
284319##总结
285- 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。
286- 
287- ## links  
288-  *  [ 目录] ( < preface.md > ) 
289-  *  上一节: [ Web服务] ( < 8.md > ) 
290-  *  下一节: [ WebSocket] ( < 8.2.md > ) 
291- 
292- ## LastModified   
320+ 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。
321+ 
322+ 
323+ ## links  
324+  *  [ 目录] ( < preface.md > ) 
325+  *  上一节: [ Web服务] ( < 8.md > ) 
326+  *  下一节: [ WebSocket] ( < 8.2.md > ) 
327+ 
328+ ## LastModified   
293329 *  $Id$
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