利用Golang实现TCP连接的双向拷贝详解
前言
本文主要给大家介绍了关于Golang实现TCP连接的双向拷贝的相关内容，分享出来供大家参考学习，下面话不多说了，来一起看看详细的介绍吧。
最简单的实现
每次来一个Server的连接，就新开一个Client的连接。用一个goroutine从server拷贝到client，再用另外一个goroutine从client拷贝到server。任何一方断开连接，双向都断开连接。
funcmain(){
runtime.GOMAXPROCS(1)
listener,err:=net.Listen("tcp","127.0.0.1:8848")
iferr!=nil{
panic(err)
}
for{
conn,err:=listener.Accept()
iferr!=nil{
panic(err)
}
gohandle(conn.(*net.TCPConn))
}
}
funchandle(server*net.TCPConn){
deferserver.Close()
client,err:=net.Dial("tcp","127.0.0.1:8849")
iferr!=nil{
fmt.Print(err)
return
}
deferclient.Close()
gofunc(){
deferserver.Close()
deferclient.Close()
buf:=make([]byte,2048)
io.CopyBuffer(server,client,buf)
}()
buf:=make([]byte,2048)
io.CopyBuffer(client,server,buf)
}
一个值得注意的地方是io.Copy的默认buffer比较大，给一个小的buffer可以支持更多的并发连接。
这两个goroutine并序在一个退出之后，另外一个也退出。这个的实现是通过关闭server或者client的socket来实现的。因为socket被关闭了，io.CopyBuffer就会退出。
Client端实现连接池
一个显而易见的问题是，每次Server的连接进来之后都需要临时去建立一个新的Client的端的连接。这样在代理的总耗时里就包括了一个tcp连接的握手时间。如果能够让Client端实现连接池复用已有连接的话，可以缩短端到端的延迟。
varpool=make(channet.Conn,100)
funcborrow()(net.Conn,error){
select{
caseconn:=<-pool:
returnconn,nil
default:
returnnet.Dial("tcp","127.0.0.1:8849")
}
}
funcrelease(connnet.Conn)error{
select{
casepool<-conn:
//returnedtopool
returnnil
default:
//poolisoverflow
returnconn.Close()
}
}
funchandle(server*net.TCPConn){
deferserver.Close()
client,err:=borrow()
iferr!=nil{
fmt.Print(err)
return
}
deferrelease(client)
gofunc(){
deferserver.Close()
deferrelease(client)
buf:=make([]byte,2048)
io.CopyBuffer(server,client,buf)
}()
buf:=make([]byte,2048)
io.CopyBuffer(client,server,buf)
}
这个版本的实现是显而易见有问题的。因为连接在归还到池里的时候并不能保证是还保持连接的状态。另外一个更严重的问题是，因为client的连接不再被关闭了，当server端关闭连接时，从client向server做io.CopyBuffer的goroutine就无法退出了。
所以，有以下几个问题要解决：
- 如何在一个goroutine时退出时另外一个goroutine也退出？
- 怎么保证归还给pool的连接是有效的？
- 怎么保持在pool中的连接仍然是一直有效的？
通过SetDeadline中断Goroutine
一个普遍的观点是Goroutine是无法被中断的。当一个Goroutine在做conn.Read时，这个协程就被阻塞在那里了。实际上并不是毫无办法的，我们可以通过conn.Close来中断Goroutine。但是在连接池的情况下，又无法Close链接。另外一种做法就是通过SetDeadline为一个过去的时间戳来中断当前正在进行的阻塞读或者阻塞写。
varpool=make(channet.Conn,100)
typeclientstruct{
connnet.Conn
inUse*sync.WaitGroup
}
funcborrow()(clt*client,errerror){
varconnnet.Conn
select{
caseconn=<-pool:
default:
conn,err=net.Dial("tcp","127.0.0.1:18849")
}
iferr!=nil{
returnnil,err
}
clt=&client{
conn:conn,
inUse:&sync.WaitGroup{},
}
return
}
funcrelease(clt*client)error{
clt.conn.SetDeadline(time.Now().Add(-time.Second))
clt.inUse.Done()
clt.inUse.Wait()
select{
casepool<-clt.conn:
//returnedtopool
returnnil
default:
//poolisoverflow
returnclt.conn.Close()
}
}
funchandle(server*net.TCPConn){
deferserver.Close()
clt,err:=borrow()
iferr!=nil{
fmt.Print(err)
return
}
clt.inUse.Add(1)
deferrelease(clt)
gofunc(){
clt.inUse.Add(1)
deferserver.Close()
deferrelease(clt)
buf:=make([]byte,2048)
io.CopyBuffer(server,clt.conn,buf)
}()
buf:=make([]byte,2048)
io.CopyBuffer(clt.conn,server,buf)
}
通过SetDeadline实现了goroutine的中断，然后通过sync.WaitGroup来保证这些使用方都退出了之后再归还给连接池。否则一个连接被复用的时候，之前的使用方可能还没有退出。
连接有效性
为了保证在归还给pool之前，连接仍然是有效的。连接在被读写的过程中如果发现了error，我们就要标记这个连接是有问题的，会释放之后直接close掉。但是SetDeadline必然会导致读取或者写入的时候出现一次timeout的错误，所以还需要把timeout排除掉。
varpool=make(channet.Conn,100)
typeclientstruct{
connnet.Conn
inUse*sync.WaitGroup
isValidint32
}
constmaybeValid=0
constisValid=1
constisInvalid=2
func(clt*client)Read(b[]byte)(nint,errerror){
n,err=clt.conn.Read(b)
iferr!=nil{
if!isTimeoutError(err){
atomic.StoreInt32(&clt.isValid,isInvalid)
}
}else{
atomic.StoreInt32(&clt.isValid,isValid)
}
return
}
func(clt*client)Write(b[]byte)(nint,errerror){
n,err=clt.conn.Write(b)
iferr!=nil{
if!isTimeoutError(err){
atomic.StoreInt32(&clt.isValid,isInvalid)
}
}else{
atomic.StoreInt32(&clt.isValid,isValid)
}
return
}
typetimeoutErrinterface{
Timeout()bool
}
funcisTimeoutError(errerror)bool{
timeoutErr,_:=err.(timeoutErr)
iftimeoutErr==nil{
returnfalse
}
returntimeoutErr.Timeout()
}
funcborrow()(clt*client,errerror){
varconnnet.Conn
select{
caseconn=<-pool:
default:
conn,err=net.Dial("tcp","127.0.0.1:18849")
}
iferr!=nil{
returnnil,err
}
clt=&client{
conn:conn,
inUse:&sync.WaitGroup{},
isValid:maybeValid,
}
return
}
funcrelease(clt*client)error{
clt.conn.SetDeadline(time.Now().Add(-time.Second))
clt.inUse.Done()
clt.inUse.Wait()
ifclt.isValid==isValid{
returnclt.conn.Close()
}
select{
casepool<-clt.conn:
//returnedtopool
returnnil
default:
//poolisoverflow
returnclt.conn.Close()
}
}
funchandle(server*net.TCPConn){
deferserver.Close()
clt,err:=borrow()
iferr!=nil{
fmt.Print(err)
return
}
clt.inUse.Add(1)
deferrelease(clt)
gofunc(){
clt.inUse.Add(1)
deferserver.Close()
deferrelease(clt)
buf:=make([]byte,2048)
io.CopyBuffer(server,clt,buf)
}()
buf:=make([]byte,2048)
io.CopyBuffer(clt,server,buf)
}
判断error是否是timeout需要类型强转来实现。
对于连接池里的conn是否仍然是有效的，如果用后台不断ping的方式来实现成本比较高。因为不同的协议要连接保持需要不同的ping的方式。一个最简单的办法就是下次用的时候试一下。如果连接不好用了，则改成新建一个连接，避免连续拿到无效的连接。通过这种方式把无效的连接给淘汰掉。
关于正确性
本文在杭州机场写成，完全不保证内容的正确性
总结
以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对毛票票的支持。