Analisis ringkas TCP dan UDP dalam Node

Node ialah platform berorientasikan rangkaian Ia didorong oleh peristiwa, tidak menyekat, satu benang dan mempunyai kebolehskalaan yang baik, menjadikannya sangat ringan peranan dalam rangkaian teragih.

Node menyediakan modul seperti net, dgram, http, http2 dan https, yang digunakan untuk memproses TCP, UDP, HTTP , dan HTTPS, terpakai kepada kedua-dua pelayan dan pelanggan.

Membina perkhidmatan TCP

TCP Perkhidmatan sangat biasa dalam aplikasi rangkaian Kebanyakan aplikasi semasa dibina berdasarkan TCP Nama penuhnya Protokol Kawalan Penghantaran, iaitu protokol lapisan pengangkutan dalam model OSI Banyak protokol lapisan aplikasi dibina berdasarkan TCP, seperti biasa HTTP, SMTP, IMAP dan protokol lain. Saya tidak akan bercakap tentang TCP mata pengetahuan berkaitan di sini Jika anda berminat, anda boleh mengikuti lajur Rangkaian Komputer saya untuk belajar.

Mencipta pelayan TCP

Setelah mempunyai pemahaman asas tentang cara TCP berfungsi, kami boleh mula mencipta pelayan TCP . Menerima permintaan rangkaian, modul net menyediakan rangkaian tak segerak API untuk mencipta stream atau TCP pelayan dan klien berdasarkan IPC. [Tutorial berkaitan yang disyorkan: tutorial video nodejs, Pengajaran pengaturcaraan]

Sila lihat contoh di bawah kami menulis kod berikut dalam fail server.js, sebagai berikut:

import net from "net";

const server = net.createServer((socket) => {
  socket.on("data", (data) => {
    console.log("监听到客户端的数据:", data.toString());
  });
  // 监听客户端断开连接事件
  socket.on("end", () => {
    console.log("客户端断开连接");
  });
  // 发送数据给客户端
  socket.end("over over over\n");
});

// 启动服务
server.listen(3000, () => {
  console.log("服务创建成功");
});

Kita boleh mencipta pelayan net.createServer(listener) melalui TCP Parameter fungsi ini ialah pendengar acara pautan connection.

Apabila kami melaksanakan fail ini dalam terminal, 服务创建成功 adalah output dalam terminal.

nodemon .\server.js

Terdahulu kami mencipta pelayan melalui net.createServer, kemudian kami menggunakan net.connect untuk mencipta klien untuk perbualan Kod khusus adalah seperti berikut:

import net from "net";

const client = net.connect({ port: 3000 }, () => {
  client.write("今晚出去吃饭,收到请 over\n");
});
// 接收服务端的数据
client.on("data", (data) => {
  console.log("接收服务端的数据: ", data.toString());
  // 断开连接
  client.end();
});

// 断开连接
client.on("end", () => {
  console.log("断开连接");
});

Kami melaksanakan. kedua-dua fail pada masa ini, seperti yang ditunjukkan di bawah:

Seterusnya kita mempunyai contoh sedemikian, kod khusus adalah seperti yang ditunjukkan di bawah:

Sila lihat animasi berikut untuk hasil operasi tertentu:

Pada klien saya menggunakan client.write() untuk menghantar data beberapa kali , tetapi hanya yang selain daripada setTimeout adalah perkara biasa Apa yang dihantar secara berterusan dalam setTimeout nampaknya tidak dikembalikan setiap kali, tetapi digabungkan dan dikembalikan secara rawak, dan paket melekit muncul di sini.

TCP Terdapat strategi pengoptimuman tertentu untuk paket data kecil dalam rangkaian: Negle Algoritma, jika hanya satu bait kandungan dihantar pada satu masa tanpa pengoptimuman, rangkaian akan diisi dengan hanya jumlah kecil data yang sah Datagram akan menjadi pembaziran sumber rangkaian Untuk situasi ini, algoritma ini memerlukan data dalam penimbal untuk mencapai jumlah tertentu atau masa tertentu sebelum menghantarnya keluar Oleh itu, paket data kecil akan digabungkan dengan ini algoritma untuk mengoptimumkan rangkaian. Walaupun pengoptimuman ini membolehkan penggunaan rangkaian yang cekap, data mungkin tertangguh dalam penghantaran.

Dalam Node, memandangkan TCP mendayakan algoritma Negle secara lalai, anda boleh memanggil socket.setNoDelay(true) untuk mengalih keluar algoritma Negle supaya write() boleh menghantar data dengan segera ke rangkaian:

TutupNagle Algoritma tidak selalu berkesan kerana ia melengkapkan penggabungan pada bahagian pelayan TCP Data yang diterima akan disimpan dalam penimbalnya sendiri terlebih dahulu. dan kemudian Maklumkan aplikasi untuk menerima Jika lapisan aplikasi tidak dapat mengambil data daripada penimbal TCP dalam masa disebabkan rangkaian atau sebab lain, ia juga akan menyebabkan berbilang blok data disimpan dalam penimbal TCP, mengakibatkan paket melekit.

Prinsip TCP

Dalam Node, memanggil createServer() adalah bersamaan dengan memanggil new Server() Hasil khusus adalah seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah:

这主要的原因它在 Node 源码中有如下定义,所以调用 createServer() 函数实际上调用的是 new Server(),具体代码如下图所示:

function createServer(options, connectionListener) {
  return new Server(options, connectionListener);
}

该构造函数的定义主要有如下所示:

function Server(options, connectionListener) {
  EventEmitter.call(this);
  // 注册连接到来时执行的回调
  if (typeof options === "function") {
    connectionListener = options;
    options = {};
    this.on("connection", connectionListener);
  } else if (options == null || typeof options === "object") {
    options = { ...options };

    if (typeof connectionListener === "function") {
      this.on("connection", connectionListener);
    }
  }
  // 服务器建立的连接数
  this._connections = 0;

  this[async_id_symbol] = -1;
  this._handle = null;
  this._usingWorkers = false;
  this._workers = [];
  this._unref = false;
  // 服务器下的所有连接是否允许半连接
  this.allowHalfOpen = options.allowHalfOpen || false;
  // 有连接时是否注册读事件
  this.pauseOnConnect = !!options.pauseOnConnect;
  this.noDelay = Boolean(options.noDelay);
  // 是否支持keepAlive
  this.keepAlive = Boolean(options.keepAlive);
  this.keepAliveInitialDelay = ~~(options.keepAliveInitialDelay / 1000);
}
ObjectSetPrototypeOf(Server.prototype, EventEmitter.prototype);
ObjectSetPrototypeOf(Server, EventEmitter);

listen

它返回的是一个普通的 JavaScript 对象,接着调用 listen 函数监听端口,listen 方法支持多种使用方式主要有以下这几种方法:

• 传入的是一个已经创建的 TCP 服务器,而不是需要创建的一个服务器;
• 传进来是一个对象,并且带了 fd 字段;
• 创建了一个 TCP 服务器,并启动该服务器,如果传入了 host 会对其进行域名解析；

该方法的的主要逻辑有如下代码所示:

Server.prototype.listen = function (...args) {
  /*
         处理入参，根据文档我们知道listen可以接收好几个参数，
          假设我们这里是只传了端口号9297  
        */
  var normalized = normalizeArgs(args);
  //  normalized = [{port: 9297}, null];
  var options = normalized[0];
  var cb = normalized[1];
  // 第一次listen的时候会创建，如果非空说明已经listen过
  if (this._handle) {
    throw new errors.Error("ERR_SERVER_ALREADY_LISTEN");
  }
  // listen成功后执行的回调
  var hasCallback = cb !== null;
  if (hasCallback) {
    // listen成功的回调
    this.once("listening", cb);
  }

  options = options._handle || options.handle || options;
  // 第一种情况，传进来的是一个TCP服务器，而不是需要创建一个服务器
  if (options instanceof TCP) {
    this._handle = options;
    this[async_id_symbol] = this._handle.getAsyncId();
    listenIncluster(this, null, -1, -1, backlogFromArgs);
    return this;
  }
  // 第二种，传进来一个对象，并且带了fd
  if (typeof options.fd === "number" && options.fd >= 0) {
    listenIncluster(this, null, null, null, backlogFromArgs, options.fd);
    return this;
  }
  // 创建一个tcp服务器
  var backlog;
  if (typeof options.port === "number" || typeof options.port === "string") {
    backlog = options.backlog || backlogFromArgs;
    // 第三种 启动一个TCP服务器，传了host则先进行DNS解析
    if (options.host) {
      lookupAndListen(
        this,
        options.port | 0,
        options.host,
        backlog,
        options.exclusive
      );
    } else {
      listenIncluster(
        this,
        null,
        options.port | 0,
        4,
        backlog,
        undefined,
        options.exclusive
      );
    }
    return this;
  }
};

listenInCluster

在每种方式的最后丢回调用 listenIncluster 方法,该方法主要做的事情是区分 master 进程 和 worker 进程,采用不同的处理策略:

• mastr 进程: 直接调用 server._listen 启动监听;
• worker 进程: 使用 cluster._getServer 处理传入的 server 对象,修改 server._handle 再调用了 server._listen 启动监听;

构建 UDP 服务

UDP 又称用户数据包协议,与 TCP 一样同属于网络层传输层。UDP 和 TCP 最大的不同是 UDP 不是面向链接的。

创建 <span style="font-size: 18px;">UDP</span> 服务

创建 UDP 套接字十分简单,UDP 套接字一旦创建,既可以作为客户端发送数据,也可以作为服务端接收数据,下面的代码创建了一个 UDP 套接字,具体代码如下所示:

import dgram from "node:dgram";

const server = dgram.createSocket("udp4");

server.on("error", (err) => {
  console.error(`server error:\n${err.stack}`);
  server.close();
});

server.on("message", (msg, rinfo) => {
  console.log(`server got: ${msg} from ${rinfo.address}:${rinfo.port}`);
});

server.on("listening", () => {
  const address = server.address();
  console.log(`server listening ${address.address}:${address.port}`);
});

server.bind(3000);

该套接字将接收所有网课上 3000 端口上的消息,在绑定完成后,将触发 listening 事件,会终端执行,会输出 server listening 0.0.0.0:3000 字段。

接下来我们创建一个客户端和服务端进行对话,具体代码如下所示:

import dgram from "node:dgram";
import { Buffer } from "node:buffer";

const message = Buffer.from("你个叼毛");
const client = dgram.createSocket("udp4");

client.send(message, 0, message.length, 3000, "localhost", () => {
  client.close();
});

终端的最终输出结果如下图所示

UDP 广播

在 dgram 模块中,可以使用 socket 端口对象的 setBroadcast 方法来进行数据的广播:

socket.setBroadcast(flag);

• flag: 当 flag 为 true 时,UDP 服务器或者客户端可以利用其所用的 socket 端口对象的 send 方法中的地址修改为广播地址。

服务端的代码定义在 server.js 文件,具体代码如下所示:

import dgram from "dgram";

const server = dgram.createSocket("udp4");

server.on("message", function (msg, rinfo) {
  console.log(
    "server got: " + msg + " from " + rinfo.address + ":" + rinfo.port
  );
});

server.on("listening", function () {
  var address = server.address();
  console.log("server listening " + address.address + ":" + address.port);
});

server.bind(3000);

客户端的代码定义在 server.js 文件,具体代码如下定义:

import dgram from "dgram";
import { Buffer } from "buffer";

const socket = dgram.createSocket("udp4");
const params = process.argv.splice(2);

socket.bind(function () {
  socket.setBroadcast(true);
});

const message = Buffer.from(...params);

socket.send(message, 0, message.length, 3000, "255.255.255.255", () => {
  socket.close();
});

具体运行效果如下图所示:

更多node相关知识，请访问：nodejs 教程！

Atas ialah kandungan terperinci Analisis ringkas TCP dan UDP dalam Node. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!