利用Golang實(shí)現(xiàn)TCP連接的雙向拷貝詳解

更新時(shí)間：2017年09月27日 10:53:08 作者：陶文

公司中遇到了一個(gè)使用golang編寫的agent程序，所以這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于利用Go如何實(shí)現(xiàn)TCP連接的雙向拷貝的相關(guān)資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，需要的朋友可以參考，下面隨著小編來一起看看吧。

前言

本文主要給大家介紹了關(guān)于Golang實(shí)現(xiàn)TCP連接的雙向拷貝的相關(guān)內(nèi)容，分享出來供大家參考學(xué)習(xí)，下面話不多說了，來一起看看詳細(xì)的介紹吧。

最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)

每次來一個(gè)Server的連接，就新開一個(gè)Client的連接。用一個(gè)goroutine從server拷貝到client，再用另外一個(gè)goroutine從client拷貝到server。任何一方斷開連接，雙向都斷開連接。

func main() {
 runtime.GOMAXPROCS(1)
 listener, err := net.Listen("tcp", "127.0.0.1:8848")
 if err != nil {
 panic(err)
 }
 for {
 conn, err := listener.Accept()
 if err != nil {
 panic(err)
 }
 go handle(conn.(*net.TCPConn))
 }
}

func handle(server *net.TCPConn) {
 defer server.Close()
 client, err := net.Dial("tcp", "127.0.0.1:8849")
 if err != nil {
 fmt.Print(err)
 return
 }
 defer client.Close()
 go func() {
 defer server.Close()
 defer client.Close()
 buf := make([]byte, 2048)
 io.CopyBuffer(server, client, buf)
 }()
 buf := make([]byte, 2048)
 io.CopyBuffer(client, server, buf)
}

一個(gè)值得注意的地方是io.Copy的默認(rèn)buffer比較大，給一個(gè)小的buffer可以支持更多的并發(fā)連接。

這兩個(gè)goroutine并序在一個(gè)退出之后，另外一個(gè)也退出。這個(gè)的實(shí)現(xiàn)是通過關(guān)閉server或者client的socket來實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)閟ocket被關(guān)閉了，io.CopyBuffer 就會(huì)退出。

Client端實(shí)現(xiàn)連接池

一個(gè)顯而易見的問題是，每次Server的連接進(jìn)來之后都需要臨時(shí)去建立一個(gè)新的Client的端的連接。這樣在代理的總耗時(shí)里就包括了一個(gè)tcp連接的握手時(shí)間。如果能夠讓Client端實(shí)現(xiàn)連接池復(fù)用已有連接的話，可以縮短端到端的延遲。

var pool = make(chan net.Conn, 100)

func borrow() (net.Conn, error) {
 select {
 case conn := <- pool:
 return conn, nil
 default:
 return net.Dial("tcp", "127.0.0.1:8849")
 }
}

func release(conn net.Conn) error {
 select {
 case pool <- conn:
 // returned to pool
 return nil
 default:
 // pool is overflow
 return conn.Close()
 }
}

func handle(server *net.TCPConn) {
 defer server.Close()
 client, err := borrow()
 if err != nil {
 fmt.Print(err)
 return
 }
 defer release(client)
 go func() {
 defer server.Close()
 defer release(client)
 buf := make([]byte, 2048)
 io.CopyBuffer(server, client, buf)
 }()
 buf := make([]byte, 2048)
 io.CopyBuffer(client, server, buf)
}

這個(gè)版本的實(shí)現(xiàn)是顯而易見有問題的。因?yàn)檫B接在歸還到池里的時(shí)候并不能保證是還保持連接的狀態(tài)。另外一個(gè)更嚴(yán)重的問題是，因?yàn)閏lient的連接不再被關(guān)閉了，當(dāng)server端關(guān)閉連接時(shí)，從client向server做io.CopyBuffer的goroutine就無法退出了。

所以，有以下幾個(gè)問題要解決：

如何在一個(gè)goroutine時(shí)退出時(shí)另外一個(gè)goroutine也退出？
怎么保證歸還給pool的連接是有效的？
怎么保持在pool中的連接仍然是一直有效的？

通過SetDeadline中斷Goroutine

一個(gè)普遍的觀點(diǎn)是Goroutine是無法被中斷的。當(dāng)一個(gè)Goroutine在做conn.Read時(shí)，這個(gè)協(xié)程就被阻塞在那里了。實(shí)際上并不是毫無辦法的，我們可以通過conn.Close來中斷Goroutine。但是在連接池的情況下，又無法Close鏈接。另外一種做法就是通過SetDeadline為一個(gè)過去的時(shí)間戳來中斷當(dāng)前正在進(jìn)行的阻塞讀或者阻塞寫。

var pool = make(chan net.Conn, 100)

type client struct {
 conn net.Conn
 inUse *sync.WaitGroup
}

func borrow() (clt *client, err error) {
 var conn net.Conn
 select {
 case conn = <- pool:
 default:
 conn, err = net.Dial("tcp", "127.0.0.1:18849")
 }
 if err != nil {
 return nil, err
 }
 clt = &client{
 conn: conn,
 inUse: &sync.WaitGroup{},
 }
 return
}

func release(clt *client) error {
 clt.conn.SetDeadline(time.Now().Add(-time.Second))
 clt.inUse.Done()
 clt.inUse.Wait()
 select {
 case pool <- clt.conn:
 // returned to pool
 return nil
 default:
 // pool is overflow
 return clt.conn.Close()
 }
}

func handle(server *net.TCPConn) {
 defer server.Close()
 clt, err := borrow()
 if err != nil {
 fmt.Print(err)
 return
 }
 clt.inUse.Add(1)
 defer release(clt)
 go func() {
 clt.inUse.Add(1)
 defer server.Close()
 defer release(clt)
 buf := make([]byte, 2048)
 io.CopyBuffer(server, clt.conn, buf)
 }()
 buf := make([]byte, 2048)
 io.CopyBuffer(clt.conn, server, buf)
}

通過SetDeadline實(shí)現(xiàn)了goroutine的中斷，然后通過sync.WaitGroup來保證這些使用方都退出了之后再歸還給連接池。否則一個(gè)連接被復(fù)用的時(shí)候，之前的使用方可能還沒有退出。

連接有效性

為了保證在歸還給pool之前，連接仍然是有效的。連接在被讀寫的過程中如果發(fā)現(xiàn)了error，我們就要標(biāo)記這個(gè)連接是有問題的，會(huì)釋放之后直接close掉。但是SetDeadline必然會(huì)導(dǎo)致讀取或者寫入的時(shí)候出現(xiàn)一次timeout的錯(cuò)誤，所以還需要把timeout排除掉。

var pool = make(chan net.Conn, 100)

type client struct {
 conn net.Conn
 inUse *sync.WaitGroup
 isValid int32
}

const maybeValid = 0
const isValid = 1
const isInvalid = 2

func (clt *client) Read(b []byte) (n int, err error) {
 n, err = clt.conn.Read(b)
 if err != nil {
 if !isTimeoutError(err) {
 atomic.StoreInt32(&clt.isValid, isInvalid)
 }
 } else {
 atomic.StoreInt32(&clt.isValid, isValid)
 }
 return
}

func (clt *client) Write(b []byte) (n int, err error) {
 n, err = clt.conn.Write(b)
 if err != nil {
 if !isTimeoutError(err) {
 atomic.StoreInt32(&clt.isValid, isInvalid)
 }
 } else {
 atomic.StoreInt32(&clt.isValid, isValid)
 }
 return
}

type timeoutErr interface {
 Timeout() bool
}

func isTimeoutError(err error) bool {
 timeoutErr, _ := err.(timeoutErr)
 if timeoutErr == nil {
 return false
 }
 return timeoutErr.Timeout()
}

func borrow() (clt *client, err error) {
 var conn net.Conn
 select {
 case conn = <- pool:
 default:
 conn, err = net.Dial("tcp", "127.0.0.1:18849")
 }
 if err != nil {
 return nil, err
 }
 clt = &client{
 conn: conn,
 inUse: &sync.WaitGroup{},
 isValid: maybeValid,
 }
 return
}

func release(clt *client) error {
 clt.conn.SetDeadline(time.Now().Add(-time.Second))
 clt.inUse.Done()
 clt.inUse.Wait()
 if clt.isValid == isValid {
 return clt.conn.Close()
 }
 select {
 case pool <- clt.conn:
 // returned to pool
 return nil
 default:
 // pool is overflow
 return clt.conn.Close()
 }
}

func handle(server *net.TCPConn) {
 defer server.Close()
 clt, err := borrow()
 if err != nil {
 fmt.Print(err)
 return
 }
 clt.inUse.Add(1)
 defer release(clt)
 go func() {
 clt.inUse.Add(1)
 defer server.Close()
 defer release(clt)
 buf := make([]byte, 2048)
 io.CopyBuffer(server, clt, buf)
 }()
 buf := make([]byte, 2048)
 io.CopyBuffer(clt, server, buf)
}

判斷 error 是否是 timeout 需要類型強(qiáng)轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于連接池里的conn是否仍然是有效的，如果用后臺(tái)不斷ping的方式來實(shí)現(xiàn)成本比較高。因?yàn)椴煌膮f(xié)議要連接保持需要不同的ping的方式。一個(gè)最簡(jiǎn)單的辦法就是下次用的時(shí)候試一下。如果連接不好用了，則改成新建一個(gè)連接，避免連續(xù)拿到無效的連接。通過這種方式把無效的連接給淘汰掉。

關(guān)于正確性

本文在杭州機(jī)場(chǎng)寫成，完全不保證內(nèi)容的正確性

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。

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