Go 语言自我提升 (三次握手 - 四次挥手 - TCP状态图 - udp - 网络文件传输)

Python034

Go 语言自我提升 (三次握手 - 四次挥手 - TCP状态图 - udp - 网络文件传输),第1张

三次握手:

            1. 主动发起连接请求端(客户端),发送 SYN 标志位,携带数据包、包号

            2. 被动接收连接请求端(服务器),接收 SYN,回复 ACK,携带应答序列号。同时,发送SYN标志位,携带数据包、包号

            3. 主动发起连接请求端(客户端),接收SYN 标志位,回复 ACK。

                        被动端(服务器)接收 ACK —— 标志着 三次握手建立完成( Accept()/Dial() 返回 )

四次挥手:

            1. 主动请求断开连接端(客户端), 发送 FIN标志,携带数据包

            2. 被动接受断开连接端(服务器), 发送 ACK标志,携带应答序列号。 —— 半关闭完成。

            3. 被动接受断开连接端(服务器), 发送 FIN标志,携带数据包

            4. 主动请求断开连接端(客户端), 发送 最后一个 ACK标志,携带应答序列号。—— 发送完成,客户端不会直接退出,等 2MSL时长。

                        等 2MSL待目的:确保服务器 收到最后一个ACK

滑动窗口:

            通知对端本地存储数据的 缓冲区容量。—— write 函数在对端 缓冲区满时,有可能阻塞。

TCP状态转换:

            1. 主动发起连接请求端:

                        CLOSED ——>发送SYN ——>SYN_SENT(了解) ——>接收ACK、SYN,回发 ACK ——>ESTABLISHED (数据通信)

            2. 主动关闭连接请求端:

                        ESTABLISHED ——>发送FIN ——>FIN_WAIT_1 ——>接收ACK ——>FIN_WAIT_2 (半关闭、主动端)

                        ——>接收FIN、回复ACK ——>TIME_WAIT (主动端) ——>等 2MSL 时长 ——>CLOSED

            3. 被动建立连接请求端:

                        CLOSED ——>LISTEN ——>接收SYN、发送ACK、SYN ——>SYN_RCVD ——>接收 ACK ——>ESTABLISHED (数据通信)

            4. 被动断开连接请求端:

                        ESTABLISHED ——>接收 FIN、发送 ACK ——>CLOSE_WAIT ——>发送 FIN ——>LAST_ACK ——>接收ACK ——>CLOSED

windows下查看TCP状态转换:

            netstat -an | findstr  端口号

Linux下查看TCP状态转换:

            netstat -an | grep  端口号

TCP和UDP对比: 

            TCP: 面向连接的可靠的数据包传递。 针对不稳定的 网络层,完全弥补。ACK

            UDP:无连接不可靠的报文传输。 针对不稳定的 网络层,完全不弥补。还原网络真实状态。

                                    优点                                                            缺点

            TCP: 可靠、顺序、稳定                                      系统资源消耗大,程序实现繁复、速度慢

            UDP:系统资源消耗小,程序实现简单、速度快                          不可靠、无序、不稳定

使用场景:

            TCP:大文件、可靠数据传输。 对数据的 稳定性、准确性、一致性要求较高的场合。

            UDP:应用于对数据时效性要求较高的场合。 网络直播、电话会议、视频直播、网络游戏。

UDP-CS-Server实现流程:

            1.  创建 udp地址结构 ResolveUDPAddr(“协议”, “IP:port”) ——>udpAddr 本质 struct{IP、port}

            2.  创建用于 数据通信的 socket ListenUDP(“协议”, udpAddr ) ——>udpConn (socket)

            3.  从客户端读取数据,获取对端的地址 udpConn.ReadFromUDP() ——>返回:n,clientAddr, err

            4.  发送数据包给 客户端 udpConn.WriteToUDP("数据", clientAddr)

UDP-CS-Client实现流程:

            1.  创建用于通信的 socket。 net.Dial("udp", "服务器IP:port") ——>udpConn (socket)

            2.  以后流程参见 TCP客户端实现源码。

UDPserver默认就支持并发!

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命令行参数: 在main函数启动时,向整个程序传参。 【重点】

            语法: go run xxx.go   argv1 argv2  argv3  argv4 。。。

                        xxx.exe:  第 0 个参数。

                        argv1 :第 1 个参数。

                        argv2 :第 2 个参数。

                        argv3 :第 3 个参数。

                        argv4 :第 4 个参数。

            使用: list := os.Args  提取所有命令行参数。

获取文件属性函数:

            os.stat(文件访问绝对路径) ——>fileInfo 接口

            fileInfo 包含 两个接口。

                        Name() 获取文件名。 不带访问路径

                        Size() 获取文件大小。

网络文件传输 —— 发送端(客户端)

            1.  获取命令行参数,得到文件名(带路径)filePath list := os.Args

            2.  使用 os.stat() 获取 文件名(不带路径)fileName

            3.  创建 用于数据传输的 socket  net.Dial("tcp", “服务器IP+port”) —— conn

            4.  发送文件名(不带路径)  给接收端, conn.write()

            5.  读取 接收端回发“ok”,判断无误。封装函数 sendFile(filePath, conn) 发送文件内容

            6.  实现 sendFile(filePath,  conn)

                        1) 只读打开文件 os.Open(filePath)

                                    for {

                                    2) 从文件中读数据  f.Read(buf)

                                    3) 将读到的数据写到socket中  conn.write(buf[:n])

                                    4)判断读取文件的 结尾。 io.EOF. 跳出循环

                                    }

网络文件传输 —— 接收端(服务器)

            1. 创建用于监听的 socket net.Listen() —— listener

            2. 借助listener 创建用于 通信的 socket listener.Accpet()  —— conn

            3. 读取 conn.read() 发送端的 文件名, 保存至本地。

            4. 回发 “ok”应答 发送端。

            5. 封装函数,接收文件内容 recvFile(文件路径)

                        1) f = os.Create(带有路径的文件名)

                        for {

                        2)从 socket中读取发送端发送的 文件内容 。 conn.read(buf)

                        3)  将读到的数据 保存至本地文件 f.Write(buf[:n])

                        4)  判断 读取conn 结束, 代表文件传输完成。 n == 0  break

                        }

            

我们在mian函数中,首先初始化配置文件,然后新建http连接。

这个连接创建之后,监听服务器的9999端口。如果url的路径后缀为 "/ws",就转发到ws/ws.go中的IndexHandler方法中。

这个方法中首先我们创建一个websocket的Upgrader实例,然后我们使用Upgrader的upgrade方法来升级一下我们的连接为长连接。

升级完成之后会返回一个*websocket.Conn的连接,我们之后所有的关于连接的操作,都是基于该conn的。

在该连接完成之后,我们将连接存放到一个名为Client的map中,以便之后管理更为方便。

之后,我们启动一个goroutine来读取连接中发送的信息内容,再根据内容进行相应的操作。

一般来说,进程的操作使用的是一些系统的命令,所以go内部使用os包,进行一些运行系统命令的操作

os 包及其子包 os/exec 提供了创建进程的方法。

一般的,应该优先使用 os/exec 包。因为 os/exec 包依赖 os 包中关键创建进程的 API,为了便于理解,我们先探讨 os 包中和进程相关的部分。

Unix :fork创建一个进程,(及其一些变种,如 vfork、clone)。

Go:Linux 下创建进程使用的系统调用是 clone。

允许一进程(父进程)创建一新进程(子进程)。具体做法是,新的子进程几近于对父进程的翻版:子进程获得父进程的栈、数据段、堆和执行文本段的拷贝。可将此视为把父进程一分为二。

终止一进程,将进程占用的所有资源(内存、文件描述符等)归还内核,交其进行再次分配。参数 status 为一整型变量,表示进程的退出状态。父进程可使用系统调用 wait() 来获取该状态。

目的有二:其一,如果子进程尚未调用 exit() 终止,那么 wait 会挂起父进程直至子进程终止;其二,子进程的终止状态通过 wait 的 status 参数返回。

加载一个新程序(路径名为 pathname,参数列表为 argv,环境变量列表为 envp)到当前进程的内存。这将丢弃现存的程序文本段,并为新程序重新创建栈、数据段以及堆。通常将这一动作称为执行一个新程序。

没有直接提供 fork 系统调用的封装,而是将 fork 和 execve 合二为一,提供了 syscall.ForkExec。如果想只调用 fork,得自己通过 syscall.Syscall(syscall.SYS_FORK, 0, 0, 0) 实现。

os.Process 存储了通过 StartProcess 创建的进程的相关信息。

一般通过 StartProcess 创建 Process 的实例,函数声明如下:

它使用提供的程序名、命令行参数、属性开始一个新进程。StartProcess 是一个低级别的接口。os/exec 包提供了高级别的接口,一般应该尽量使用 os/exec 包。如果出错,错误的类型会是 *PathError。

属性定义如下:

FindProcess 可以通过 pid 查找一个运行中的进程。该函数返回的 Process 对象可以用于获取关于底层操作系统进程的信息。在 Unix 系统中,此函数总是成功,即使 pid 对应的进程不存在。

Process 提供了四个方法:Kill、Signal、Wait 和 Release。其中 Kill 和 Signal 跟信号相关,而 Kill 实际上就是调用 Signal,发送了 SIGKILL 信号,强制进程退出,关于信号,后续章节会专门讲解。

Release 方法用于释放 Process 对象相关的资源,以便将来可以被再使用。该方法只有在确定没有调用 Wait 时才需要调用。Unix 中,该方法的内部实现只是将 Process 的 pid 置为 -1。

通过 os 包可以做到运行外部命令,如前面的例子。不过,Go 标准库为我们封装了更好用的包: os/exec,运行外部命令,应该优先使用它,它包装了 os.StartProcess 函数以便更容易的重定向标准输入和输出,使用管道连接 I/O,以及作其它的一些调整。

exec.LookPath 函数在 PATH 指定目录中搜索可执行程序,如 file 中有 /,则只在当前目录搜索。该函数返回完整路径或相对于当前路径的一个相对路径。

func LookPath(file string) (string, error)

如果在 PATH 中没有找到可执行文件,则返回 exec.ErrNotFound。

Cmd 结构代表一个正在准备或者在执行中的外部命令,调用了 Run、Output 或 CombinedOutput 后,Cmd 实例不能被重用。

一般的,应该通过 exec.Command 函数产生 Cmd 实例:

用法

得到 * Cmd 实例后,接下来一般有两种写法:

前面讲到,通过 Cmd 实例后,有两种方式运行命令。有时候,我们不只是简单的运行命令,还希望能控制命令的输入和输出。通过上面的 API 介绍,控制输入输出有几种方法:

参考资料: http://books.studygolang.com/The-Golang-Standard-Library-by-Example/chapter10/10.1.html