在 Go 中實(shí)現(xiàn)一個(gè)支持并發(fā)的 TCP 服務(wù)端

TCP 和 UDP 服務(wù)端隨處可見(jiàn)，它們基于 TCP/IP 協(xié)議棧，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)為客戶端提供服務(wù)。在這篇文章中，我將介紹如何使用 Go 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)一個(gè)用于返回隨機(jī)數(shù)、支持并發(fā)的 TCP 服務(wù)端。對(duì)于每一個(gè)來(lái)自 TCP 客戶端的連接，它都會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新的 goroutine（輕量級(jí)線程）來(lái)處理相應(yīng)的請(qǐng)求。

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你可以在 GitHub 上找到本項(xiàng)目的源碼：concTcp.go。

這個(gè)程序的主要邏輯在 handleConnection 函數(shù)中，具體實(shí)現(xiàn)如下：

在 main 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)部分，每當(dāng) TCP 服務(wù)端收到 TCP 客戶端的連接請(qǐng)求，它都會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新的 goroutine 來(lái)為這個(gè)請(qǐng)求提供服務(wù)。

首先， main 確保程序至少有一個(gè)命令行參數(shù)。注意，現(xiàn)有代碼并沒(méi)有檢查這個(gè)參數(shù)是否為有效的 TCP 端口號(hào)。不過(guò)，如果它是一個(gè)無(wú)效的 TCP 端口號(hào)， net.Listen 就會(huì)調(diào)用失敗，并返回一個(gè)錯(cuò)誤信息，類似下面這樣：

net.Listen 函數(shù)用于告訴 Go 接受網(wǎng)絡(luò)連接，因而承擔(dān)了服務(wù)端的角色。它的返回值類型是 net.Conn ，后者實(shí)現(xiàn)了 io.Reader 和 io.Writer 接口。此外， main 函數(shù)中還調(diào)用了 rand.Seed 函數(shù)，用于初始化隨機(jī)數(shù)生成器。最后， for 循環(huán)允許程序一直使用 Accept 函數(shù)來(lái)接受 TCP 客戶端的連接請(qǐng)求，并以 goroutine 的方式來(lái)運(yùn)行 handleConnection(c) 函數(shù)，處理客戶端的后續(xù)請(qǐng)求。

net.Listen 函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)定義了使用的網(wǎng)絡(luò)類型，而第二個(gè)參數(shù)定義了服務(wù)端監(jiān)聽(tīng)的地址和端口號(hào)。第一個(gè)參數(shù)的有效值為 tcp 、 tcp4 、 tcp6 、 udp 、 udp4 、 udp6 、 ip 、 ip4 、 ip6 、 Unix （Unix 套接字）、 Unixgram 和 Unixpacket ，其中： tcp4 、 udp4 和 ip4 只接受 IPv4 地址，而 tcp6 、 udp6 和 ip6 只接受 IPv6 地址。

concTCP.go 需要一個(gè)命令行參數(shù)，來(lái)指定監(jiān)聽(tīng)的端口號(hào)。當(dāng)它開(kāi)始服務(wù) TCP 客戶端時(shí)，你會(huì)得到類似下面的輸出：

netstat 的輸出可以確認(rèn) congTCP.go 正在為多個(gè) TCP 客戶端提供服務(wù)，并且仍在繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)建立連接的請(qǐng)求：

在上面輸出中，最后一行顯示了有一個(gè)進(jìn)程正在監(jiān)聽(tīng) 8001 端口，這意味著你可以繼續(xù)連接 TCP 的 8001 端口。第一行和第二行顯示了有一個(gè)已建立的 TCP 網(wǎng)絡(luò)連接，它占用了 8001 和 62556 端口。相似地，第三行和第四行顯示了有另一個(gè)已建立的 TCP 連接，它占用了 8001 和 62554 端口。

下面這張圖片顯示了 concTCP.go 在服務(wù)多個(gè) TCP 客戶端時(shí)的輸出：

類似地，下面這張圖片顯示了兩個(gè) TCP 客戶端的輸出（使用了 nc 工具）：

你可以在 維基百科上找到更多關(guān)于 nc （即 netcat ）的信息。

現(xiàn)在，你學(xué)會(huì)了如何用大約 65 行 Go 代碼來(lái)開(kāi)發(fā)一個(gè)生成隨機(jī)數(shù)、支持并發(fā)的 TCP 服務(wù)端，這真是太棒了！如果你想要讓你的 TCP 服務(wù)端執(zhí)行別的任務(wù)，只需要修改 handleConnection 函數(shù)即可。

via:

作者：Mihalis Tsoukalos選題：lkxed譯者：lkxed校對(duì)：wxy

Golang 網(wǎng)絡(luò)編程絲綢之路 - TCP/UDP 地址解析

TL;DR 在使用 Golang 編寫 TCP/UDP socket 的時(shí)候，第一步做的就是地址解析。

該函數(shù)返回的地址包含的信息如下：

TCPAddr 里， IP 既可以是 IPv4 地址，也可以是 IPv6 地址。 Port 就是端口了。 Zone 是 IPv6 本地地址所在的區(qū)域。

從返回結(jié)果看該函數(shù)的參數(shù)， network 指 address 的網(wǎng)絡(luò)類型； address 指要解析的地址，會(huì)從中解析出我們想要的 IP , Port 和 Zone 。

從源碼中可以看出，參數(shù) network 只能是如下四個(gè)值，否則會(huì)得到一個(gè)錯(cuò)誤。

解析過(guò)程跟 ResolveTCPAddr 的一樣，不過(guò)得到的是 *UDPAddr 。

UDPAddr 包含的信息如下：

為什么要使用 Go 語(yǔ)言?Go 語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)在哪里?

1、簡(jiǎn)單易學(xué)。

Go語(yǔ)言的作者本身就很懂C語(yǔ)言，所以同樣Go語(yǔ)言也會(huì)有C語(yǔ)言的基因，所以對(duì)于程序員來(lái)說(shuō)，Go語(yǔ)言天生就會(huì)讓人很熟悉，容易上手。

2、并發(fā)性好。

Go語(yǔ)言天生支持并發(fā)，可以充分利用多核，輕松地使用并發(fā)。 這是Go語(yǔ)言最大的特點(diǎn)。

描述

Go的語(yǔ)法接近C語(yǔ)言，但對(duì)于變量的聲明有所不同。Go支持垃圾回收功能。Go的并行模型是以東尼·霍爾的通信順序進(jìn)程（CSP）為基礎(chǔ)，采取類似模型的其他語(yǔ)言包括Occam和Limbo，但它也具有Pi運(yùn)算的特征，比如通道傳輸。

在1.8版本中開(kāi)放插件（Plugin）的支持，這意味著現(xiàn)在能從Go中動(dòng)態(tài)加載部分函數(shù)。

與C++相比，Go并不包括如枚舉、異常處理、繼承、泛型、斷言、虛函數(shù)等功能，但增加了 切片(Slice) 型、并發(fā)、管道、垃圾回收、接口（Interface）等特性的語(yǔ)言級(jí)支持。

Go 語(yǔ)言自我提升 (三次握手 - 四次揮手 - TCP狀態(tài)圖 - udp - 網(wǎng)絡(luò)文件傳輸)

三次握手：

1. 主動(dòng)發(fā)起連接請(qǐng)求端（客戶端），發(fā)送 SYN 標(biāo)志位，攜帶數(shù)據(jù)包、包號(hào)

2. 被動(dòng)接收連接請(qǐng)求端（服務(wù)器），接收 SYN，回復(fù) ACK，攜帶應(yīng)答序列號(hào)。同時(shí)，發(fā)送SYN標(biāo)志位，攜帶數(shù)據(jù)包、包號(hào)

3. 主動(dòng)發(fā)起連接請(qǐng)求端（客戶端），接收SYN 標(biāo)志位，回復(fù) ACK。

被動(dòng)端（服務(wù)器）接收 ACK —— 標(biāo)志著 三次握手建立完成（ Accept()/Dial() 返回 ）

四次揮手：

1. 主動(dòng)請(qǐng)求斷開(kāi)連接端（客戶端）， 發(fā)送 FIN標(biāo)志，攜帶數(shù)據(jù)包

2. 被動(dòng)接受斷開(kāi)連接端（服務(wù)器）， 發(fā)送 ACK標(biāo)志，攜帶應(yīng)答序列號(hào)。 —— 半關(guān)閉完成。

3. 被動(dòng)接受斷開(kāi)連接端（服務(wù)器）， 發(fā)送 FIN標(biāo)志，攜帶數(shù)據(jù)包

4. 主動(dòng)請(qǐng)求斷開(kāi)連接端（客戶端）， 發(fā)送 最后一個(gè) ACK標(biāo)志，攜帶應(yīng)答序列號(hào)?！?發(fā)送完成，客戶端不會(huì)直接退出，等 2MSL時(shí)長(zhǎng)。

等 2MSL待目的：確保服務(wù)器 收到最后一個(gè)ACK

滑動(dòng)窗口：

通知對(duì)端本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的 緩沖區(qū)容量?！?write 函數(shù)在對(duì)端 緩沖區(qū)滿時(shí)，有可能阻塞。

TCP狀態(tài)轉(zhuǎn)換：

1. 主動(dòng)發(fā)起連接請(qǐng)求端：

CLOSED —— 發(fā)送SYN —— SYN_SENT(了解) —— 接收ACK、SYN，回發(fā) ACK —— ESTABLISHED (數(shù)據(jù)通信)

2. 主動(dòng)關(guān)閉連接請(qǐng)求端：

ESTABLISHED —— 發(fā)送FIN —— FIN_WAIT_1 —— 接收ACK —— FIN_WAIT_2 (半關(guān)閉、主動(dòng)端)

—— 接收FIN、回復(fù)ACK —— TIME_WAIT (主動(dòng)端) —— 等 2MSL 時(shí)長(zhǎng) —— CLOSED

3. 被動(dòng)建立連接請(qǐng)求端：

CLOSED —— LISTEN —— 接收SYN、發(fā)送ACK、SYN —— SYN_RCVD —— 接收 ACK —— ESTABLISHED (數(shù)據(jù)通信)

4. 被動(dòng)斷開(kāi)連接請(qǐng)求端：

ESTABLISHED —— 接收 FIN、發(fā)送 ACK —— CLOSE_WAIT —— 發(fā)送 FIN —— LAST_ACK —— 接收ACK —— CLOSED

windows下查看TCP狀態(tài)轉(zhuǎn)換：

netstat -an | findstr? 端口號(hào)

Linux下查看TCP狀態(tài)轉(zhuǎn)換：

netstat -an | grep? 端口號(hào)

TCP和UDP對(duì)比:?

TCP: 面向連接的可靠的數(shù)據(jù)包傳遞。 針對(duì)不穩(wěn)定的 網(wǎng)絡(luò)層，完全彌補(bǔ)。ACK

UDP：無(wú)連接不可靠的報(bào)文傳輸。 針對(duì)不穩(wěn)定的 網(wǎng)絡(luò)層，完全不彌補(bǔ)。還原網(wǎng)絡(luò)真實(shí)狀態(tài)。

優(yōu)點(diǎn)???????????????????????????????????????????????????????????? 缺點(diǎn)

TCP： 可靠、順序、穩(wěn)定 ???????????????????????????????????? 系統(tǒng)資源消耗大，程序?qū)崿F(xiàn)繁復(fù)、速度慢

UDP：系統(tǒng)資源消耗小，程序?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單、速度快 ???????????????????????? 不可靠、無(wú)序、不穩(wěn)定

使用場(chǎng)景：

TCP：大文件、可靠數(shù)據(jù)傳輸。 對(duì)數(shù)據(jù)的 穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、一致性要求較高的場(chǎng)合。

UDP：應(yīng)用于對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)效性要求較高的場(chǎng)合。 網(wǎng)絡(luò)直播、電話會(huì)議、視頻直播、網(wǎng)絡(luò)游戲。

UDP-CS-Server實(shí)現(xiàn)流程：

1.? 創(chuàng)建 udp地址結(jié)構(gòu) ResolveUDPAddr(“協(xié)議”， “IP：port”) —— udpAddr 本質(zhì) struct{IP、port}

2.? 創(chuàng)建用于 數(shù)據(jù)通信的 socket ListenUDP(“協(xié)議”, udpAddr ) —— udpConn (socket)

3.? 從客戶端讀取數(shù)據(jù)，獲取對(duì)端的地址 udpConn.ReadFromUDP() —— 返回：n，clientAddr， err

4.? 發(fā)送數(shù)據(jù)包給 客戶端 udpConn.WriteToUDP("數(shù)據(jù)"， clientAddr)

UDP-CS-Client實(shí)現(xiàn)流程：

1.? 創(chuàng)建用于通信的 socket。 net.Dial("udp", "服務(wù)器IP：port") —— udpConn (socket)

2.? 以后流程參見(jiàn) TCP客戶端實(shí)現(xiàn)源碼。

UDPserver默認(rèn)就支持并發(fā)！

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命令行參數(shù)： 在main函數(shù)啟動(dòng)時(shí)，向整個(gè)程序傳參。 【重點(diǎn)】

語(yǔ)法： go run xxx.go ? argv1 argv2? argv3? argv4 。。。

xxx.exe:? 第 0 個(gè)參數(shù)。

argv1 ：第 1 個(gè)參數(shù)。

argv2 ：第 2 個(gè)參數(shù)。

argv3 ：第 3 個(gè)參數(shù)。

argv4 ：第 4 個(gè)參數(shù)。

使用： list := os.Args? 提取所有命令行參數(shù)。

獲取文件屬性函數(shù)：

os.stat(文件訪問(wèn)絕對(duì)路徑) —— fileInfo 接口

fileInfo 包含 兩個(gè)接口。

Name() 獲取文件名。 不帶訪問(wèn)路徑

Size() 獲取文件大小。

網(wǎng)絡(luò)文件傳輸 —— 發(fā)送端（客戶端）

1.? 獲取命令行參數(shù)，得到文件名（帶路徑）filePath list := os.Args

2.? 使用 os.stat() 獲取 文件名（不帶路徑）fileName

3.? 創(chuàng)建 用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)?socket? net.Dial("tcp"， “服務(wù)器IP+port”) —— conn

4.? 發(fā)送文件名(不帶路徑)? 給接收端， conn.write()

5.? 讀取 接收端回發(fā)“ok”，判斷無(wú)誤。封裝函數(shù) sendFile(filePath, conn) 發(fā)送文件內(nèi)容

6.? 實(shí)現(xiàn) sendFile(filePath,? conn)

1) 只讀打開(kāi)文件 os.Open(filePath)

for {

2) 從文件中讀數(shù)據(jù)? f.Read(buf)

3) 將讀到的數(shù)據(jù)寫到socket中? conn.write(buf[:n])

4）判斷讀取文件的 結(jié)尾。 io.EOF. 跳出循環(huán)

}

網(wǎng)絡(luò)文件傳輸 —— 接收端（服務(wù)器）

1. 創(chuàng)建用于監(jiān)聽(tīng)的 socket net.Listen() —— listener

2. 借助listener 創(chuàng)建用于 通信的 socket listener.Accpet()? —— conn

3. 讀取 conn.read() 發(fā)送端的 文件名， 保存至本地。

4. 回發(fā) “ok”應(yīng)答 發(fā)送端。

5. 封裝函數(shù)，接收文件內(nèi)容 recvFile(文件路徑)

1) f = os.Create(帶有路徑的文件名)

for {

2）從 socket中讀取發(fā)送端發(fā)送的 文件內(nèi)容 。 conn.read(buf)

3)? 將讀到的數(shù)據(jù) 保存至本地文件 f.Write(buf[:n])

4)? 判斷 讀取conn 結(jié)束， 代表文件傳輸完成。 n == 0? break

}

golang udp編程

用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（User Datagram Protocol，縮寫為UDP），又稱用戶數(shù)據(jù)報(bào)文協(xié)議，是一個(gè)簡(jiǎn)單的面向數(shù)據(jù)報(bào)(package-oriented)的傳輸層協(xié)議，正式規(guī)范為RFC 768。

UDP只提供數(shù)據(jù)的不可靠傳遞，它一旦把應(yīng)用程序發(fā)給網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，就不保留數(shù)據(jù)備份（所以UDP有時(shí)候也被認(rèn)為是不可靠的數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）。

UDP在IP數(shù)據(jù)報(bào)的頭部?jī)H僅加入了復(fù)用和數(shù)據(jù)校驗(yàn)。

由于缺乏可靠性且屬于非連接導(dǎo)向協(xié)議，UDP應(yīng)用一般必須允許一定量的丟包、出錯(cuò)和復(fù)制粘貼。

1 在接收udp包時(shí)，如果接收包時(shí)給定的buffer太小的話，就要自己解決粘包問(wèn)題。

2 udp包的發(fā)送和接收不保證一定成功，不保證按正確順序抵達(dá)。

3 如果不允許丟包的情況出現(xiàn)的話，要有重發(fā)機(jī)制來(lái)保證，如：反饋機(jī)制確認(rèn)。

服務(wù)端

客戶端

go語(yǔ)言到底有什么好處

1. 部署簡(jiǎn)單

Go

編譯生成的是一個(gè)靜態(tài)可執(zhí)行文件，除了glibc外沒(méi)有其他外部依賴。這讓部署變得異常方便：目標(biāo)機(jī)器上只需要一個(gè)基礎(chǔ)的系統(tǒng)和必要的管理、監(jiān)控工具，完全不需要操心應(yīng)用所需的各種包、庫(kù)的依賴關(guān)系，大大減輕了維護(hù)的負(fù)擔(dān)。

2. 并發(fā)性好

Goroutine和channel使得編寫高并發(fā)的服務(wù)端軟件變得相當(dāng)容易，很多情況下完全不需要考慮鎖機(jī)制以及由此帶來(lái)的各種問(wèn)題。單個(gè)Go應(yīng)用也能有效的利用多個(gè)CPU核，并行執(zhí)行的性能好。

3. 良好的語(yǔ)言設(shè)計(jì)

從學(xué)術(shù)的角度講Go語(yǔ)言其實(shí)非常平庸，不支持許多高級(jí)的語(yǔ)言特性;但從工程的角度講，Go的設(shè)計(jì)是非常優(yōu)秀的：規(guī)范足夠簡(jiǎn)單靈活，有其他語(yǔ)言基礎(chǔ)的程序員都能迅速上手。更重要的是

Go 自帶完善的工具鏈，大大提高了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的一致性。

4. 執(zhí)行性能好

雖然不如 C 和 Java，但相比于其他編程語(yǔ)言，其執(zhí)行性能還是很好的，適合編寫一些瓶頸業(yè)務(wù)，內(nèi)存占用也非常省。

當(dāng)前題目：go語(yǔ)言u(píng)dp并發(fā),go并發(fā)原理
本文路徑：http://chinadenli.net/article24/hdogje.html

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