• Go从入门到精通——示例:Telnet 回音服务器——TCP服务器的基本结构


    示例:Telnet 回音服务器——TCP服务器的基本结构

      本节使用 Go 语言中的 Socket、goroutine 和通道编写一个简单的 Telnet 协议的回音服务器。

      回音服务器的代码分成4个部分,分别是接受连接、会话处理、Telnet 命令处理和程序入口。

    1、接受连接

      Go 语言中可以根据实际会话数量创建多个 goroutine,并自动的调度它们的处理。

    package main
    
    import (
    	"fmt"
    	"net"
    )
    
    //服务逻辑,传入地址和退出的通道
    func server(address string, exitChan chan int) {
    
    	//根据给定地址进行监听
    	l, err := net.Listen("tcp", address)
    
    	//如果侦听发生错误,打印错误并退出
    	if err != nil {
    		fmt.Println(err.Error())
    		exitChan <- 1
    	}
    
    	//打印侦听地址,表示侦听成功
    	fmt.Println("listen:" + address)
    
    	//延迟关闭侦听器
    	defer l.Close()
    
    	//侦听循环
    	for {
    		//新连接没有到来时,Accept 是阻塞的
    		conn, err := l.Accept()
    
    		//发生任何的侦听错误,打印错误并退出服务器
    		if err != nil {
    			fmt.Println(err.Error())
    			continue
    		}
    
    		//根据连接开启会话,这个过程需要并行执行
    		go handleSession(conn, exitChan)
    	}
    }

    2、会话处理

      每个连接的会话就是一个接收数据的循环。当没有数据时,调用 reader.ReadString 会发生阻塞,等待数据的到来。一旦数据到来,就可以进行各种逻辑处理。

      回音服务器的基本逻辑是“收到什么返回什么”,reader.ReadString 可以一直读取 Socket 连接中的数据直到碰到期望的结尾符。这种期望的结尾符也叫定界符,一般用于将 TCP 封包中的逻辑数据拆分开。

      下例中使用的定界符是回车换行符(“\r\n”),HTTP 协议也是使用同样的定界符。使用 reader.ReadString() 函数可以将封包简单地拆分开。

      Telnet 数据处理过程:

      回音服务器需要将收到的有效数据通过 Socket 发送回去。

    package main
    
    import (
    	"bufio"
    	"fmt"
    	"net"
    	"strings"
    )
    
    //连接的会话逻辑
    func handleSession(conn net.Conn, exitChan chan int) {
    	fmt.Println("Session started:")
    
    	//创建一个网络连接数据的读取器
    	reader := bufio.NewReader(conn)
    
    	//接收数据的循环
    	for {
    		//读取字符串,直到碰到回车返回
    		str, err := reader.ReadString('\n')
    
    		if err != nil {
    
    			//去掉字符串尾部的回车
    			str = strings.TrimSpace(str)
    
    			//处理 Telnet 命令
    			if !processTelnetCommand(str, exitChan) {
    				conn.Close()
    				break
    			}
    
    			//echo逻辑,发什么数据,原样返回
    			conn.Write([]byte(str + "\r\n"))
    		} else {
    
    			//发生错误
    			fmt.Println("Session closed")
    			conn.Close()
    			break
    		}
    	}
    }

    3、Telnet命令处理

      Telnet 是一种协议。在操作系统可以在命令行使用 Telnet 命令发起 TCP 连接。我们一般用 Telnet 来连接 TCP 服务器,键盘输入一行字符串回车后,即被发送到服务器上。

    • 输入 "@close" 退出当前连接会话。
    • 输入 "@shutdown" 终止服务器运行
    package main
    
    import (
    	"fmt"
    	"strings"
    )
    
    //处理 Telnet 命令的函数入口,传入有效字符并退出通道
    func processTelnetCommand(str string, exitChan chan int) bool {
    
    	//输入 @close 指令表示终止本次会话
    	if strings.HasPrefix(str, "@close") {
    
    		fmt.Println("Session closed")
    
    		// 告诉外部需要断开连接
    		return false
    
    		// @shutdown 指令表示终止服务进程
    	} else if strings.HasPrefix(str, "@shutdown") {
    
    		fmt.Println("Server shutdown")
    
    		//往通道中写入 0,阻塞等待接收方处理
    		exitChan <- 0
    
    		//告诉外部需要断开连接
    		return false
    	}
    
    	//没有特殊的控制字符时,打印输入的字符串
    	fmt.Println(str)
    
    	return true
    }

    4、程序入口

    package main
    
    import "os"
    
    func main() {
    
    	//创建一个程序结束码的通道
    	exitChan := make(chan int)
    
    	//将服务器并发运行
    	go server("127.0.0.1:7001", exitChan) //服务器逻辑,传入地址和退出通道
    
    	//通道阻塞,等待接收返回值
    	code := <-exitChan
    
    	os.Exit(code)
    }
    

    5、完整程序

    package main
    
    import (
    	"bufio"
    	"fmt"
    	"net"
    	"os"
    	"strings"
    )
    
    func main() {
    
    	// 创建一个程序结束码的通道
    	exitChan := make(chan int)
    
    	// 将服务器并发运行
    	go server("127.0.0.1:7001", exitChan)
    
    	// 通道阻塞, 等待接收返回值
    	code := <-exitChan
    
    	// 标记程序返回值并退出
    	os.Exit(code)
    }
    
    // 服务逻辑, 传入地址和退出的通道
    func server(address string, exitChan chan int) {
    
    	// 根据给定地址进行侦听
    	l, err := net.Listen("tcp", address)
    
    	// 如果侦听发生错误, 打印错误并退出
    	if err != nil {
    		fmt.Println(err.Error())
    		exitChan <- 1
    	}
    
    	// 打印侦听地址, 表示侦听成功
    	fmt.Println("listen: " + address)
    
    	// 延迟关闭侦听器
    	defer l.Close()
    
    	// 侦听循环
    	for {
    
    		// 新连接没有到来时, Accept是阻塞的
    		conn, err := l.Accept()
    
    		// 发生任何的侦听错误, 打印错误并退出服务器
    		if err != nil {
    			fmt.Println(err.Error())
    			continue
    		}
    
    		// 根据连接开启会话, 这个过程需要并行执行
    		go handleSession(conn, exitChan)
    	}
    }
    
    // 连接的会话逻辑
    func handleSession(conn net.Conn, exitChan chan int) {
    
    	fmt.Println("Session started:")
    
    	// 创建一个网络连接数据的读取器
    	reader := bufio.NewReader(conn)
    
    	// 接收数据的循环
    	for {
    
    		// 读取字符串, 直到碰到回车返回
    		str, err := reader.ReadString('\n')
    
    		// 数据读取正确
    		if err == nil {
    
    			// 去掉字符串尾部的回车
    			str = strings.TrimSpace(str)
    
    			// 处理Telnet指令
    			if !processTelnetCommand(str, exitChan) {
    				conn.Close()
    				break
    			}
    
    			// Echo逻辑, 发什么数据, 原样返回
    			conn.Write([]byte(str + "\r\n"))
    
    		} else {
    			// 发生错误
    			fmt.Println("Session closed")
    			conn.Close()
    			break
    		}
    	}
    
    }
    
    //命令处理
    func processTelnetCommand(str string, exitChan chan int) bool {
    
    	// @close指令表示终止本次会话
    	if strings.HasPrefix(str, "@close") {
    
    		fmt.Println("Session closed")
    
    		// 告诉外部需要断开连接
    		return false
    
    		// @shutdown指令表示终止服务进程
    	} else if strings.HasPrefix(str, "@shutdown") {
    
    		fmt.Println("Server shutdown")
    
    		// 往通道中写入0, 阻塞等待接收方处理
    		exitChan <- 0
    
    		// 告诉外部需要断开连接
    		return false
    	}
    
    	// 打印输入的字符串
    	fmt.Println(str)
    
    	return true
    
    } 
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