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@@ -1,8 +1,8 @@
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
`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 mainimport ("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 IPPort 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

5578
func 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

6487
func 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 OKETag: "-9985996"Last-Modified: Thu, 25 Mar 2010 17:51:10 GMTContent-Length: 18074Connection: closeDate: Sat, 28 Aug 2010 00:43:48 GMTServer: 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``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

121152
package 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
149180
os.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

157188
package 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
197228
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:
198229

199230
func (c *TCPConn) SetTimeout(nsec int64) os.Error
200231
func (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.Errorfunc (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

214249
package 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

249284
package 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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