丢掉 nc，自己实现 echo 客户端
引言
上一篇文章『 要疯了，到底什么是网络编程? 』,我们用 Go 实现了自己的 echo服务器 ，并且使用 nc 伪装 echo客户端 和我们自己写的 echo服务器 进行了收发数据交互，并对这一过程进行了详细的讲解。这一节我们将用 Go 实现自己的 echo客户端 ， Let's go 。
目录
设计思路
-
使用 Go语言 开发我们的
echo客户端，最小使用 Go语言 的原生net网络库，从而直击网络编程的本质。 -
从 标准输入 读取数据，发往 服务器 ，读取 服务器 返回的数据，打印到 标准输出 。
-
注意 读写数据 细节问题。
echo客户端代码
/**
* File: echoClient.go
* Author: 蛇叔
* 公众号: 蛇叔编程心法
*/
package main
import (
"bufio"
"fmt"
"net"
"os"
"syscall"
)
const (
PORT = 8888
ADDR = "127.0.0.1"
SIZE = 100
)
func main() {
// 1. 建立socket
socketFd, err := syscall.Socket(syscall.AF_INET, syscall.SOCK_STREAM, 0)
if err != nil || socketFd 0 {
readn, err2 =syscall.Read(socketFd, buf)
if readn > 0 {
fmt.Println("read from socket: ")
fmt.Println(string(buf[:readn]))
} else {
break
}
} else if writen <= 0 && err2 != nil {
fmt.Printf("socket write; writen:%d, err: %s\n", writen, err2)
break
}
}
// 5. close socketFd
_ = syscall.Close(socketFd)
}
# 编译 go build -o echoClient echoCLient.go # 启动上一节的`echoServer` ./echoServer # 运行echoClient ./echoClient # 发送字符串,打印返回 hello-echo read from socket: hello-echo
交互详解
上一篇文章，我们画了 echo服务器 和 echo客户端 详细的交互过程。
echo客户端 并不需要 bind() , listen() ，想一想这是为什么呢?
其实 bind 会将当前 socket 和一个端口相绑定，这样就限制了客户端的自由性。假如你要在一台机器启动多个 echoClient 客户端，如果 bind 了一个端口，那么第二个 echoClient 就启动不了了。至于 listen 只有在被动连接的时候才需要监听套接字， echoClient 客户端无疑是需要主动发起连接的。在 C/S 架构中，也一定是客户端主动发起连接。
建立 socket 内核数据结构
// 1. 建立socket
socketFd, err := syscall.Socket(syscall.AF_INET, syscall.SOCK_STREAM, 0)
if err != nil || socketFd < 0 {
fmt.Println("socket create err: ", err)
os.Exit(-1)
}
echoClient 第一步就是建立 socket 内核数据结构，并绑定一个 file 。都说 Linux一切皆文件 。那如何才能观察到这个文件呢?
首先我们把之后的代码都忽略掉。当新建了一个 socket 内核数据结构后，给我们返回一个 socketFd 。我们在后边加一行 for {} 。如下：
// 1. 建立socket
socketFd, err := syscall.Socket(syscall.AF_INET, syscall.SOCK_STREAM, 0)
if err != nil || socketFd < 0 {
fmt.Println("socket create err: ", err)
os.Exit(-1)
}
for {
}
这时候，我们编译 go build -o echoClient echoClient.go , 并执行 ./echoClient 。
[root@VM-16-9-centos ~]# ps -ef |head -1 ; ps -ef|grep echo |grep -v grep UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD root 5662 3085 0 22:06 pts/0 00:00:00 ./echoServer root 5755 5689 0 22:06 pts/1 00:00:00 ./echoClient
我们首先通过 ps 和 grep 命令，找到了 echo客户端 的进程号为 5755 。
[root@VM-16-9-centos v1]# lsof -nP -p 5755 COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME echoClien 5755 root cwd DIR 253,1 4096 1180315 /root/wx/v1 echoClien 5755 root rtd DIR 253,1 4096 2 / echoClien 5755 root txt REG 253,1 2035084 1051843 /root/wx/v1/echoClient echoClien 5755 root 0u CHR 136,3 0t0 6 /dev/pts/3 echoClien 5755 root 1u CHR 136,3 0t0 6 /dev/pts/3 echoClien 5755 root 2u CHR 136,3 0t0 6 /dev/pts/3 echoClien 5755 root 3u sock 0,7 0t0 24732864 protocol: TCP
之后，我们通过lsof命令查看 echoClient 进程打开的文件，这里我们着重关注最后一列
Linux中一切皆文件。 socket 套接字也不例外。 3u 中 3 表示的是这个 socket 文件描述符， u 表示这是一个读写方式打开的文件。 TYPE 列中的 sock 表示这是一个 socket 文件类型。最后的 TCP 说明该 sock 是基于 Tcp协议 的。
发起主动握手
去掉之前的 for{} 代码，我们正常编译执行一下。echoClient调用 Connect 发起3次握手的主动连接，也就是会给对端发送一个 SYN 同步原语，等待 echoServer 收到后，发来 ACK,SYN ,之后 echoClient 发送 ACK 给 echoServer 。此时 Connect 返回， Connect 认为三次握手已经完成， echoClient 端的 TCP 状态变为 ESTABLISHED 。我们通过命令行工具lsof再查看一下。
[root@VM-16-9-centos ~]# lsof -nP -p 5755 COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME echoClien 5755 root cwd DIR 253,1 4096 1180315 /root/wx/v1 echoClien 5755 root rtd DIR 253,1 4096 2 / echoClien 5755 root txt REG 253,1 2197037 1051837 /root/wx/v1/echoClient echoClien 5755 root mem REG 253,1 2156240 265623 /usr/lib64/libc-2.17.so echoClien 5755 root mem REG 253,1 142144 265649 /usr/lib64/libpthread-2.17.so echoClien 5755 root mem REG 253,1 163312 265614 /usr/lib64/ld-2.17.so echoClien 5755 root 0u CHR 136,1 0t0 4 /dev/pts/1 echoClien 5755 root 1u CHR 136,1 0t0 4 /dev/pts/1 echoClien 5755 root 2u CHR 136,1 0t0 4 /dev/pts/1 echoClien 5755 root 3u IPv4 24694342 0t0 TCP 127.0.0.1:52230->127.0.0.1:8888 (ESTABLISHED)
这里我们仍然着重关注最后一列：
3u 中 3 表示的是这个 socket 文件描述符， u 表示这是一个读写方式打开的文件。 TYPE 列中的 IPv4 和 NODE 的 TCP 表示这是一个基于 ipv4 的 tcp 类型的 socket 。最后的 Name 也唯一确定了一个 socket 的文件名。 52230 表示是 echoClient 客户端随机选择的一个端口号，目的地址是 127.0.0.1:8888 也正是我们的 echoServer 服务器地址。最后 ESTABLISHED 表示这个TCP连接是一个 ESTABLISHED 状态的连接，和我们预期的一样。在这里，我们通过 lsof 真正做到了看得见的 TCP 。平时说的 Linux一切皆文件 思想，也得到了真实的印证。
收发数据
writen, err2 = syscall.Write(socketFd, buf)
当3次握手成功后， echoClient 向 echoServer 写入数据，这里如果写入成功， writen 一定是 大于0 ,并且等于 len(buf) 的。因为这里用的是阻塞模式（非阻塞模式，以后的文章会讲，所以记得 关注 哦~~),如果 socket 发送缓冲区空闲空间不够，则 syscall.Write 会一只阻塞，直到 发送缓冲区 可以完全写入数据。如果 writen 返回 小于等于0 则发生了错误。需要关闭连接。值得一提的是，如果对端 echoServer 程序奔溃， echoServer 端内核协议栈会往客户端发送 FIN ,这时候 echoClient read 的时候，会返回 0 ,也就是 EOF 。这种情况，通常需要客户端关闭连接。
关闭 socket
最后调用 Close() ,关闭连接，这里 echoClient 发起主动关闭。也就是会给 echoServer 发送 FIN 。等待对端确认后，并发送过来 FIN ,我们回复一个 ACK , 客户端会进入 TIME_WAIT 状态。
那么在 close() 之后，我们的 echoClient 客户端进程内的套机字是啥样的呢？我们在程序末尾加上 for{} ,像之前一样，编译执行，等待一会，我们再通过 lsof 观察一下 echoClent 客户端。
[root@VM-16-9-centos ~]# lsof -nP -p 5755 COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME echoClien 5755 root cwd DIR 253,1 4096 1180315 /root/wx/v1 echoClien 5755 root rtd DIR 253,1 4096 2 / echoClien 5755 root txt REG 253,1 2197037 1051837 /root/wx/v1/echoClient echoClien 5755 root mem REG 253,1 2156240 265623 /usr/lib64/libc-2.17.so echoClien 5755 root mem REG 253,1 142144 265649 /usr/lib64/libpthread-2.17.so echoClien 5755 root mem REG 253,1 163312 265614 /usr/lib64/ld-2.17.so echoClien 5755 root 0u CHR 136,1 0t0 4 /dev/pts/1 echoClien 5755 root 1u CHR 136,1 0t0 4 /dev/pts/1 echoClien 5755 root 2u CHR 136,1 0t0 4 /dev/pts/1
这时候，我们会看到，之前的 3u 已经不存在了，标明这个 socket 文件已经关闭了。
至此，我们的 echoClient 也分析完了。在 CS架构 中，客户端和服务器都是必不可少。比如我们的 安卓 或者 IOS 应用就是客户端，每时每刻都在和我们的服务端在做网络交互。可以说 网络编程 是我们互联网的基石。
上一篇和这一篇文章我们讲解了正常的网络交互程序，下一篇我们将通过 Wireshark 和 tcpdump 一步步来分析下我们的 echo客户端/服务器程序 ，并对一些可能的异常情况进行分析，希望大家 多多关注 ，我们下期再见。
参考文献
-
《TCP/IP详解 卷1》
-
《Unix网络编程 卷1》
-
《计算机网络》
希望大家喜欢，原创文章不易，麻烦大家 关注 ， 在看 ， 转发 一键三连，谢谢大家。希望通过 代码+图片 的方式，教大家学 看得见的网络编程 。做不了火影主角，做个掌握核心科技的“蛇叔”也不错哈 。
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