Go_socket编程

本文主要是介绍Go_socket编程，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

套接字级编程

Agenda

网络编程的基础方法，将涉及到主机和服务寻址，也会考虑到TCP和UDP
如何使用GO的TCP和UDP相关的API来构建服务器和客户端。
介绍了原生套接字来实现自己的协议

TCP/IP协议栈

TCP是一个面向连接的协议，UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种无连接的协议。

--｜应用层｜ 应用层          OSI 5-7
         
      ^       ^
      |       |
     TCP      UDP          OSI 4
     ^         ^
     |         |
         IP                OSI 3
         ^
         |
   h/w interface           OSI 1-2

IP数据包

IP层提供了无连接的不可靠的传输系统，任何数据包之间的关联必须依赖更高的层来提供。

IP层包头支持数据校验，在包头包括源地址和目的地址。

IP层通过路由连接到因特网，还负责将大数据包分解为更小的包，并传输到另一端后进行重组。

UDP

UDP是无连接的，不可靠的。它包括IP数据报的内容和端口号的校验。在后面，我们会用它来构建一些客户端/服务器例子

TCP

UDP是无连接的，不可靠的。它包括IP数据报的内容和端口号的校验。在后面，我们会用它来构建一些客户端/服务器例子。

互联网地址

要想使用一项服务，你必须先能找到它。互联网使用地址定位例如计算机的设备。这种寻址方案最初被设计出来只允许极少数的计算机连接上，使用32位无符号整形，拥有高达2^{32个地址。这就是所谓的IPv4地址。近年来，连接（至少可以直接寻址）的设备的数量可能超过这个数字，所以在不久的某一天我们将切换到利用128位无符号整数，拥有高2}128个地址的IPv6寻址。这种转换最有可能被已经耗尽了所有的IPv4地址的新兴国家发达地区。

IPv4地址

IP地址是一个32位整数构成。每个设备的网络接口都有一个地址。该地址通常使用’.’符号分割的4字节的十进制数，例如：”127.0.0.1” 或 “66.102.11.104”。

所有设备的IP地址，通常是由两部分组成：网段地址和网内地址。从前，网络地址和网内地址的分辨很简单，使用字节构建IP地址。

IPv6地址

因特网的迅速发展大大超出了原来的预期。最初富余的32位地址解决方案已经接近用完。虽然有一些例如NAT地址输入这样不是很完美的解决方法，但最终我们将不得不切换到更广阔的地址空间。IPv6使用128位地址，即使表达同样的地址，字节数变得很麻烦，由’:’分隔的4位16进制组成。一个典型的例子如：2002:c0e8:82e7:0:0:0:c0e8:82e7。

要记住这些地址并不容易！DNS将变得更加重要。有一些技巧用来介绍一些地址，如省略一些零和重复的数字。例如：”localhost”地址是：0:0:0:0:0:0:0:1，可以缩短到::1。

IP地址类型

IP类型

“net”包定义了许多类型, 函数，方法用于Go网络编程。IP类型被定义为一个字节数组。

type IP []byte

有几个函数来处理一个IP类型的变量, 但是在实践中你很可能只用到其中的一些。例如, ParseIP(String)函数将获取逗号分隔的IPv4或者冒号分隔的IPv6地址

IP掩码

为了处理掩码操作，有下面类型：

type IPMask []byte

下面这个函数用一个4字节的IPv4地址来创建一个掩码

func IPv4Mask(a, b, c, d byte) IPMask

另外, 这是一个IP的方法返回默认的掩码

func (ip IP) DefaultMask() IPMask

需要注意的是一个掩码的字符串形式是一个十六进制数，如掩码255.255.0.0为ffff0000。

一个掩码可以使用一个IP地址的方法，找到该IP地址的网络

func (ip IP) Mask(mask IPMask) IP

IPAddr 类型

在net包的许多函数和方法会返回一个指向IPAddr的指针。

type IPAddr {
    IP IP
}

这种类型的主要用途是通过IP主机名执行DNS查找。

func ResolveIPAddr(net, addr string) (*IPAddr, os.Error)

主机查询

ResolveIPAddr函数将对某个主机名执行DNS查询，并返回一个简单的IP地址。然而，通常主机如果有多个网卡，则可以有多个IP地址。它们也可能有多个主机名，作为别名。

func LookupHost(name string) (cname string, addrs []string, err os.Error)

这些地址将会被归类为“canonical”主机名。如果你想找到的规范名称，使用 func LookupCNAME(name string) (cname string, err os.Error)

服务

服务运行在主机。它们通常长期存活，同时被设计成等待的请求和响应请求。通过各种方法向客户提供服务。互联网的世界基于TCP和UDP这两种通信方法提供许多这些服务，例如点对点, 远过程调用, 通信代理, 和许多其他建立在TCP和UDP之上的服务之上。

端口

在每台计算机上可能会提供多种服务，需要一个简单的方法对它们加以区分。TCP，UDP，SCTP或者其他协议使用端口号来加以区分。这里使用一个1到65,535的无符号整数，每个服务将这些端口号中的一个或多个相关联。

有很多“标准”的端口。Telnet服务通常使用端口号23的TCP协议。DNS使用端口号53的TCP或UDP协议。FTP使用端口21和20的命令，进行数据传输。HTTP通常使用端口80，但经常使用，端口8000，8080和8088，协议为TCP。X Window系统往往需要端口6000-6007，TCP和UDP协议。

在Unix系统中, /etc/services文件列出了常用的端口。Go语言有一个函数可以获取该文件。

func LookupPort(network, service string) (port int, err os.Error)

network是一个字符串例如”tcp”或”udp”, service也是一个字符串，如”telnet”或”domain”(DNS)。

TCPAddr 类型

TCPAddr类型包含一个IP和一个port的结构：

type TCPAddr struct {
    IP   IP
    Port int
}

函数ResolveTCPAddr用来创建一个TCPAddr

func ResolveTCPAddr(net, addr string) (*TCPAddr, os.Error)

net是”tcp”, “tcp4”或”tcp6”其中之一，addr是一个字符串，由主机名或IP地址，以及”:”后跟随着端口号组成，例如： “www.google.com:80” 或 ‘127.0.0.1:22”。

TCP套接字

当知道如何通过网络和端口ID查找一个服务时，然后呢？如果是一个客户端，你需要一个API，去连接到服务，然后将消息发送到该服务，并从服务读取回复。

如果是一个服务器，你需要能够绑定到一个端口，并监听它。当有消息到来，需要能够读取它并回复客户端。

net.TCPConn是允许在客户端和服务器之间的全双工通信的Go类型。两种主要方法是：

func (c *TCPConn) Write(b []byte) (n int, err os.Error)
func (c *TCPConn) Read(b []byte) (n int, err os.Error)

TCPConn被客户端和服务器用来读写消息。

TCP客户端

一旦客户端已经建立TCP服务, 就可以和对方设备”通话”了. 如果成功，该调用返回一个用于通信的TCPConn。客户端和服务器通过它交换消息。通常情况下，客户端使用TCPConn写入请求到服务器, 并从TCPConn的读取响应。持续如此，直到任一（或两者）的两侧关闭连接。客户端使用该函数建立一个TCP连接。

func DialTCP(net string, laddr, raddr *TCPAddr) (c *TCPConn, err os.Error)

其中 laddr 是本地地址，通常设置为 nil 和一个服务的远程地址raddr, net 是一个字符串，根据是否希望是一个 TCPv4 连接， TCPv6 连接来设置为” tcp4 ”, ” tcp6 “或” tcp “中的一个，当然你也可以不关心链接形式。

客户端可能发送的消息之一就是“HEAD”消息。这用来查询服务器的信息和文档信息。服务器返回的信息，不返回文档本身。发送到服务器的请求可能是

"HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n"

服务器典型的响应可能是

HTTP/1.0 200 OK
Content-Length: 17931
Content-Type: text/html
Date: Mon, 23 Aug 2021 16:14:18 GMT
Etag: "54d97487-460b"
Server: bfe/1.0.8.18

控制TCP连接

超时

服务端会断开那些超时的客户端，通过下面方式实现：

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

套接字读写前。

存活状态

即使没有任何通信，一个客户端可能希望保持连接到服务器的状态。可以使用

func (c *TCPConn) SetKeepAlive(keepalive bool) os.Error

UDP数据报

UDP时间服务的客户端并不需要做很多的变化，仅仅改变...TCP...调用为...UDP...调用：

/* UDPDaytimeClient
 */
package main

import (
        "net"
        "os"
        "fmt"
)

func main() {
        if len(os.Args) != 2 {
                fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s host:port", os.Args[0])
                os.Exit(1)
        }
        service := os.Args[1]

        udpAddr, err := net.ResolveUDPAddr("up4", service)
        checkError(err)

        conn, err := net.DialUDP("udp", nil, udpAddr)
        checkError(err)

        _, err = conn.Write([]byte("anything"))
        checkError(err)

        var buf [512]byte
        n, err := conn.Read(buf[0:])
        checkError(err)

        fmt.Println(string(buf[0:n]))

        os.Exit(0)
}

func checkError(err error) {
        if err != nil {
                fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error ", err.Error())
                os.Exit(1)
        }
}

UDP服务器端

/* UDPDaytimeServer
 */
package main

import (
        "fmt"
        "net"
        "os"
        "time"
)

func main() {

        service := ":1200"
        udpAddr, err := net.ResolveUDPAddr("up4", service)
        checkError(err)

        conn, err := net.ListenUDP("udp", udpAddr)
        checkError(err)

        for {
                handleClient(conn)
        }
}

func handleClient(conn *net.UDPConn) {

        var buf [512]byte

        _, addr, err := conn.ReadFromUDP(buf[0:])
        if err != nil {
                return
        }

        daytime := time.Now().String()

        conn.WriteToUDP([]byte(daytime), addr)
}

func checkError(err error) {
        if err != nil {
                fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error ", err.Error())
                os.Exit(1)
        }
}

Conn，PacketConn和Listener类型

迄今为止我们已经区分TCP和UDP API的不同，使用例子DialTCP和DialUDP分别返回一个TCPConn和 UDPConn。Conn类型是一个接口，TCPConn和UDPConn实现了该接口。在很大程度上可以通过该接口处理而不是用这两种类型。

现在可以使用一个简单的函数，而不是单独使用TCP和UDP的dial函数。

func Dial(net, laddr, raddr string) (c Conn, err os.Error)

net可以是”tcp”, “tcp4” (IPv4-only), “tcp6” (IPv6-only), “udp”, “udp4” (IPv4-only), “udp6” (IPv6-only), “ip”, “ip4” (IPv4-only)和”ip6” (IPv6-only)任何一种。它将返回一个实现了Conn接口的类型。注意此函数接受一个字符串而不是raddr地址参数，因此，使用此程序可避免的地址类型。

使用该函数需要对程序轻微的调整。例如, 前面的程序从一个Web页面获取HEAD信息可以被重新写为

/* IPGetHeadInfo
 */
package main

import (
        "bytes"
        "fmt"
        "io"
        "net"
        "os"
)

func main() {
        if len(os.Args) != 2 {
                fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s host:port", os.Args[0])
                os.Exit(1)
        }
        service := os.Args[1]

        conn, err := net.Dial("tcp", service)
        checkError(err)

        _, err = conn.Write([]byte("HEAD / HTTP/1.0\r\n\r\n"))
        checkError(err)

        result, err := readFully(conn)
        checkError(err)

        fmt.Println(string(result))

        os.Exit(0)
}

func checkError(err error) {
        if err != nil {
                fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())
                os.Exit(1)
        }
}

func readFully(conn net.Conn) ([]byte, error) {
        defer conn.Close()

        result := bytes.NewBuffer(nil)
        var buf [512]byte
        for {
                n, err := conn.Read(buf[0:])
                result.Write(buf[0:n])
                if err != nil {
                        if err == io.EOF {
                                break
                        }
                        return nil, err
                }
        }
        return result.Bytes(), nil
}

使用该函数同样可以简化一个服务器的编写

func Listen(net, laddr string) (l Listener, err os.Error)

返回一个实现Listener接口的对象. 该接口有一个方法

func (l Listener) Accept() (c Conn, err os.Error)

这将允许构建一个服务器。使用它, 将使前面给出的多线程Echo服务器改变

/* ThreadedIPEchoServer
 */
package main

import (
        "fmt"
        "net"
        "os"
)

func main() {

        service := ":1200"
        listener, err := net.Listen("tcp", service)
        checkError(err)

        for {
                conn, err := listener.Accept()
                if err != nil {
                        continue
                }
                go handleClient(conn)
        }
}

func handleClient(conn net.Conn) {
        defer conn.Close()

        var buf [512]byte
        for {
                n, err := conn.Read(buf[0:])
                if err != nil {
                        return
                }
                _, err2 := conn.Write(buf[0:n])
                if err2 != nil {
                        return
                }
        }
}

func checkError(err error) {
        if err != nil {
                fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())
                os.Exit(1)
        }
}

这篇关于Go_socket编程的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！

Go教程

Go_socket编程

套接字级编程

Agenda

TCP/IP协议栈

IP数据包

UDP

TCP

互联网地址

IPv4地址

IPv6地址

IP地址类型

IP类型

IP掩码

IPAddr 类型

主机查询

服务

端口

TCPAddr 类型

TCP套接字

TCP客户端

控制TCP连接

超时

存活状态

UDP数据报

Conn，PacketConn和Listener类型

前端开发

后端开发

移动端开发

数据库

服务器运维

人工智能

区块链

游戏开发

网站运营

大数据/云计算

软件工程

软件/开发工具使用

资讯