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Go微服务网关的实现

2024-04-02 19:55

关注

Go微服务网关

从核心原理理解网关的本质

网关具备的基本功能:

借助网关处理高可用,高并发

网络基础大纲

OSI七层网络协议

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经典协议与数据包

​    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-geNZSVqb-1648194571597)(C:\Users\咩咩\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1647745113748.png)]

http 协议

GET/HTTP/1.1
Host:www.baidu.com
User-Agent:curl/7.55.1
Accept:*/*

在这里插入图片描述

Websocket握手协议

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

三次握手 与 四次挥手

三次握手的最主要的目的是保证连接是全双工的,可靠更多的是通过重传机制来保证的

因为连接是全双工的,双方必须都收到对方的FIN包及确认才可关闭

TCP报文格式:

在这里插入图片描述

其中比较重要的字段有:

(1)序号(sequence number):Seq序号,占32位,用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流,发起方发送数据时对此进行标记。

(2)确认号(acknowledgement number):Ack序号,占32位,只有ACK标志位为1时,确认序号字段才有效,Ack=Seq+1。

(3)标志位(Flags):共6个,即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等。具体含义如下:

URG:紧急指针(urgent pointer)有效。ACK:确认序号有效。PSH:接收方应该尽快将这个报文交给应用层。RST:重置连接。SYN:发起一个新连接。FIN:释放一个连接。

需要注意的是:

不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。确认方Ack=发起方Seq+1,两端配对。

三次握手连接:

在这里插入图片描述

(1)首先客户端向服务器端发送一段TCP报文,其中:

(2)服务器端接收到来自客户端的TCP报文之后,结束LISTEN阶段。并返回一段TCP报文,其中:

(3)客户端接收到来自服务器端的确认收到数据的TCP报文之后,明确了从客户端到服务器的数据传输是正常的,结束SYN-SENT阶段。并返回最后一段TCP报文。其中:

服务器收到来自客户端的“确认收到服务器数据”的TCP报文之后,明确了从服务器到客户端的数据传输是正常的。结束SYN-SENT阶段,进入ESTABLISHED阶段。

在客户端与服务器端传输的TCP报文中,双方的确认号Ack和序号Seq的值,都是在彼此Ack和Seq值的基础上进行计算的,这样做保证了TCP报文传输的连贯性。一旦出现某一方发出的TCP报文丢失,便无法继续"握手",以此确保了"三次握手"的顺利完成。

四次挥手:

在这里插入图片描述

(1)首先客户端想要释放连接,向服务器端发送一段TCP报文,其中:

(2)服务器端接收到从客户端发出的TCP报文之后,确认了客户端想要释放连接,随后服务器端结束ESTABLISHED阶段,进入CLOSE-WAIT阶段(半关闭状态)并返回一段TCP报文,其中:

前"两次挥手"既让服务器端知道了客户端想要释放连接,也让客户端知道了服务器端了解了自己想要释放连接的请求。于是,可以确认关闭客户端到服务器端方向上的连接了

(3)服务器端自从发出ACK确认报文之后,经过CLOSED-WAIT阶段,做好了释放服务器端到客户端方向上的连接准备,再次向客户端发出一段TCP报文,其中:

随后服务器端结束CLOSE-WAIT阶段,进入LAST-ACK阶段。并且停止在服务器端到客户端的方向上发送数据,但是服务器端仍然能够接收从客户端传输过来的数据。

(4)客户端收到从服务器端发出的TCP报文,确认了服务器端已做好释放连接的准备,结束FIN-WAIT-2阶段,进入TIME-WAIT阶段,并向服务器端发送一段报文,其中:

为什么要客户端要等待2MSL呢?见后文。

服务器端收到从客户端发出的TCP报文之后结束LAST-ACK阶段,进入CLOSED阶段。由此正式确认关闭服务器端到客户端方向上的连接。

客户端等待完2MSL之后,结束TIME-WAIT阶段,进入CLOSED阶段,由此完成“四次挥手”。

后“两次挥手”既让客户端知道了服务器端准备好释放连接了,也让服务器端知道了客户端了解了自己准备好释放连接了。于是,可以确认关闭服务器端到客户端方向上的连接了,由此完成“四次挥手”。

与“三次挥手”一样,在客户端与服务器端传输的TCP报文中,双方的确认号Ack和序号Seq的值,都是在彼此Ack和Seq值的基础上进行计算的,这样做保证了TCP报文传输的连贯性,一旦出现某一方发出的TCP报文丢失,便无法继续"挥手",以此确保了"四次挥手"的顺利完成。

为什么客户端在TIME-WAIT阶段要等2MSL?

当客户端发出最后的ACK确认报文时,并不能确定服务器端能够收到该段报文。所以客户端在发送完ACK确认报文之后,会设置一个时长为2MSL的计时器。MSL指的是(最大的生命周期)Maximum Segment Lifetime:(30秒–1分钟)一段TCP报文在传输过程中的最大生命周期。2MSL即是服务器端发出为FIN报文和客户端发出的ACK确认报文所能保持有效的最大时长。

服务器端在1MSL内没有收到客户端发出的ACK确认报文,就会再次向客户端发出FIN报文;

如果客户端在2MSL内,再次收到了来自服务器端的FIN报文,说明服务器端由于各种原因没有接收到客户端发出的ACK确认报文。客户端再次向服务器端发出ACK确认报文,计时器重置,重新开始2MSL的计时;否则客户端在2MSL内没有再次收到来自服务器端的FIN报文,说明服务器端正常接收了ACK确认报文,客户端可以进入CLOSED阶段,完成“四次挥手”。

所以,客户端要经历时长为2SML的TIME-WAIT阶段;这也是为什么客户端比服务器端晚进入CLOSED阶段的原因

为啥会出现大量的close_wait

func main() {
	//1、监听端口
	listener, err := net.Listen("tcp", "0.0.0.0:9090")
	if err != nil {
		fmt.Printf("listen fail, err: %v\n", err)
		return
	}
	//2.建立套接字连接
	for {
		conn, err := listener.Accept()
		if err != nil {
			fmt.Printf("accept fail, err: %v\n", err)
			continue
		}
		//3. 创建处理协程
		go func(conn net.Conn) {
			defer conn.Close() //思考题:这里不填写会有啥问题?
            //服务端就有一个close,wait状态,客户端就有一个finally 状态
			for {
				var buf [128]byte
				n, err := conn.Read(buf[:])
				if err != nil {
					fmt.Printf("read from connect failed, err: %v\n", err)
					break
				}
				str := string(buf[:n])
				fmt.Printf("receive from client, data: %v\n", str)
			}
		}(conn)
	}
}

TCP为啥需要流量控制

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-VPPRtwrp-1648194571601)(C:\Users\咩咩\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1647790417307.png)]

TCP 为啥需要拥塞控制

TCP 拥塞控制

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

优化步骤3到步骤4:因为网络拥塞,有24直接降到1 ,会造成堵塞

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-g8ZHBvyy-1648194571602)(C:\Users\咩咩\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1647791444149.png)]

为啥会出现粘包,拆包,如何处理

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-5vWmWpIu-1648194571603)(C:\Users\咩咩\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1647791724023.png)]

粘包、拆包表现形式

现在假设客户端向服务端连续发送了两个数据包,用packet1和packet2来表示,那么服务端收到的数据可以分为三种,现列举如下:

第一种情况,接收端正常收到两个数据包,即没有发生拆包和粘包的现象,此种情况不在本文的讨论范围内。

img

第二种情况,接收端只收到一个数据包,由于TCP是不会出现丢包的,所以这一个数据包中包含了发送端发送的两个数据包的信息,这种现象即为粘包。这种情况由于接收端不知道这两个数据包的界限,所以对于接收端来说很难处理。

img

第三种情况,这种情况有两种表现形式,如下图。接收端收到了两个数据包,但是这两个数据包要么是不完整的,要么就是多出来一块,这种情况即发生了拆包和粘包。这两种情况如果不加特殊处理,对于接收端同样是不好处理的。

img

产生tcp粘包和拆包的原因

我们知道tcp是以流动的方式传输数据,传输的最小单位为一个报文段(segment)。tcp Header中有个Options标识位,常见的标识为mss(Maximum Segment Size)指的是,连接层每次传输的数据有个最大限制MTU(Maximum Transmission Unit),一般是1500比特,超过这个量要分成多个报文段,mss则是这个最大限制减去TCP的header,光是要传输的数据的大小,一般为1460比特。换算成字节,也就是180多字节。

tcp为提高性能,发送端会将需要发送的数据发送到缓冲区,等待缓冲区满了之后,再将缓冲中的数据发送到接收方。同理,接收方也有缓冲区这样的机制,来接收数据。

发生TCP粘包、拆包主要是由于下面一些原因:

如何解决拆包粘包

既然知道了tcp是无界的数据流,且协议本身无法避免粘包,拆包的发生,那我们只能在应用层数据协议上,加以控制。通常在制定传输数据时,可以使用如下方法:

如何获取完整应用数据报文

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-FNUamEZv-1648194571603)(C:\Users\咩咩\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1647843018454.png)]

如何获取完整的数据报文

func main() {
	//类比接收缓冲区
	bytesBuffer := bytes.NewBuffer([]byte{})
	// 发送
	if err := Encode(bytesBuffer, "hello world 0 !!"); err != nil {
		panic(err)
	}
	if err := Encode(bytesBuffer, "hello world 1 !!"); err != nil {
		panic(err)
	}
	//读取
	for {
		if bt, err := Decode(bytesBuffer); err == nil {
			fmt.Println(string(bt))
			continue
		}
		break
	}
}

如何获取完整的数据报文

tcp_server

func main() {
	//simple tcp server
	//1.监听端口
	listener, err := net.Listen("tcp", "127.0.0.1:9090")
	if err != nil {
		fmt.Printf("tcp Listen fail,err: %v\n", err)
		return
	}
	//2.接受请求
	for {
		conn, err := listener.Accept()
		if err != nil {
			fmt.Printf("tcp Accept fail,err: %v\n", err)
			continue
		}
		//3.创建协程
		go process(conn)
	}
}

//4.创建的协程里面实现解码的功能
func process(conn net.Conn) {
	defer conn.Close()
	for {
		bt, err := unpack.Decode(conn)
		if err != nil {
			fmt.Printf("read from connect failed, err: %v\n", err)
			break
		}
		str := string(bt)
		fmt.Printf("receive from client, data: %v\n", str)
	}
}

tcp_client

func main() {
	//1.连接tcp服务器
	conn, err := net.Dial("tcp", "localhost:9090")
	defer conn.Close()
	if err != nil {
		fmt.Printf("connect failed, err : %v\n", err.Error())
		return
	}
	//2.实现编码
	unpack.Encode(conn, "hello world 0!!!")
}

**unpack ** : 实现编码(encode)和解码(docode)功能


const Msg_Header = "12345678"
// 编码
func Encode(bytesBuffer io.Writer, content string) error {
	//msg_header+content_len+content
	//8+4+content_len
	if err := binary.Write(bytesBuffer, binary.BigEndian, []byte(Msg_Header)); err != nil {
		return err
	}
	clen := int32(len([]byte(content)))
    //  binary.BigEndian 大端字节实现的加密 , 
	if err := binary.Write(bytesBuffer, binary.BigEndian, clen); err != nil {
		return err
	}
	if err := binary.Write(bytesBuffer, binary.BigEndian, []byte(content)); err != nil {
		return err
	}
	return nil
}
// 解码
func Decode(bytesBuffer io.Reader) (bodyBuf []byte, err error) {
	MagicBuf := make([]byte, len(Msg_Header))
    //先读取header的大小
	if _, err = io.ReadFull(bytesBuffer, MagicBuf); err != nil {
		return nil, err
	}
	//比较得到的header和实际的Msg_Header 是否相同
	if string(MagicBuf) != Msg_Header {
		return nil, errors.New("msg_header error")
	}

	lengthBuf := make([]byte, 4)
	if _, err = io.ReadFull(bytesBuffer, lengthBuf); err != nil {
		return nil, err
	}
    //  binary.BigEndian 大端字节实现的解密 ,得到实际数据的长度
	length := binary.BigEndian.Uint32(lengthBuf)
	bodyBuf = make([]byte, length)
	if _, err = io.ReadFull(bytesBuffer, bodyBuf); err != nil {
		return nil, err
	}
	return bodyBuf, err
}

基于golang 实现TCP,UDP,Http服务端与客户端

golang 实现UDP 服务端与客户端

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-LR962weH-1648194571604)(C:\Users\咩咩\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1647852602546.png)]

UDP服务端:

func main() {
	//1.监听端口
	listen, err := net.ListenUDP("udp", &net.UDPAddr{
		IP:   net.IPv4(0, 0, 0, 0),
		Port: 9090,
	})
	if err != nil {
		fmt.Printf("listen udp failed ,err:%v\n", err)
		return
	}
	//2.循环读取消息内容
	for {
		var data [1024]byte
		n, addr, err := listen.ReadFromUDP(data[:])
		if err != nil {
			fmt.Printf("read failed from addr :%v,err%v\n", addr, err)
			break
		}
		go func() {
			//3.回复数据
			fmt.Printf("addr:%v data:%v count:%v\n", addr, string(data[:n]), n)
			_, err = listen.WriteToUDP([]byte("received success!"), addr)
			if err != nil {
				fmt.Printf("write failed,err :%v\n", err)
				return
			}
		}()
	}
}

udp客户端

func main() {
	//1. 连接udp服务器
	conn, err := net.DialUDP("udp", nil, &net.UDPAddr{
		IP:   net.IPv4(127, 0, 0, 1),
		Port: 9090,
	})
	if err != nil {
		fmt.Printf("connect failed ,err %v\n", err)
		return
	}
	for i := 0; i < 100; i++ {
		// 2.发送数据
		_, err := conn.Write([]byte("hello " +
			"server"))
		if err != nil {
			fmt.Printf("send data failed,err: %v\n", err)
			return
		}
		// 3. 接收数据
		result := make([]byte, 1024)
		n, remoteAddr, err := conn.ReadFromUDP(result)
		if err != nil {
			fmt.Printf("read data failed,err:%v\n", err)
			return
		}
		fmt.Printf("receive from addr:%v data:%v\n", remoteAddr, string(result[:n]))
	}
}

golang实现tcp的服务端和客户端

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-vIA4cqIv-1648194571605)(C:\Users\咩咩\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1647858500637.png)]

tcp 服务端

func main() {
	//1、监听端口
	listener, err := net.Listen("tcp", "0.0.0.0:9090")
	if err != nil {
		fmt.Printf("listen fail, err: %v\n", err)
		return
	}

	//2.建立套接字连接
	for {
		conn, err := listener.Accept()
		if err != nil {
			fmt.Printf("accept fail, err: %v\n", err)
			continue
		}

		//3. 创建处理协程
		go process(conn)
	}	
}

func process(conn net.Conn) {
	defer conn.Close()	//思考题:这里不填写会有啥问题?
	for {
		var buf [128]byte
		n, err := conn.Read(buf[:])

		if err != nil {
			fmt.Printf("read from connect failed, err: %v\n", err)
			break
		}
		str := string(buf[:n])
            fmt.Printf(" from client, data: %v\n", str)
	}
}

tcp客户端

golang实现Http的服务端和客户端

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QUVM7LpJ-1648194571605)(C:\Users\咩咩\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1647960142348.png)]

http服务端


var (
	Addr = ":8000"
)

// http的服务器
func main() {
	//1.创建路由器
	mux := http.NewServeMux()
	// 2. 设置路由规则
	mux.HandleFunc("/bye", sayBye)

	// 3.创建服务器
	server := &http.Server{
		Addr:         Addr,
		WriteTimeout: time.Second * 3,
		Handler:      mux,
	}
	// 4. 监听端口并提供服务
	log.Println("starting httpServer at" + Addr)
	log.Fatal(server.ListenAndServe())
}
func sayBye(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	time.Sleep(1 * time.Second)
	w.Write([]byte("bye bye,this is httpserver"))

}

http客户端

func main() {
	//1. 创建连接池
	transport := &http.Transport{
		DialContext: (&net.Dialer{
			Timeout:   30 * time.Second, // 超时时间
			KeepAlive: 30 * time.Second, //长连接时间
		}).DialContext,
		MaxIdleConns:          100,              //最大空闲连接数
		IdleConnTimeout:       90 * time.Second, // 空闲超时时间
		TLSHandshakeTimeout:   10 * time.Second, // tls握手超时时间
		ExpectContinueTimeout: 1 * time.Second,  // 100-continue 状态码超时时间
	}
	//2. 创建客户端
	client := &http.Client{
		Timeout:   30 * time.Second,
		Transport: transport,
	}
	//3.请求数据
	resp, err := client.Get("http://127.0.0.1:8000/bye")
	if err != nil {
		fmt.Println("client get url failed ", err)
		return
	}
	defer resp.Body.Close()
	//4.读取内容
	b, err := ioutil.ReadAll(resp.Body)
	if err != nil {
		fmt.Println("Read body failed ", err)
		return
	}
	fmt.Println(string(b))

}

Http 服务器源码解读

函数是一等公民

type HandleFunc func(http.ResponseWriter, *http.Request)

func (f HandleFunc) ServerHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	f(w, r)
}

//函数是一等公民
func main() {
	hf := HandleFunc(HelloHandler)
	resp := httptest.NewRecorder()
	req := httptest.NewRequest("GET", "/", bytes.NewBuffer([]byte("test")))

	hf.ServerHTTP(resp, req)
	b, _ := ioutil.ReadAll(resp.Body)
	fmt.Println(string(b))
}
func HelloHandler(res http.ResponseWriter, req *http.Request) {
	res.Write([]byte("hello youMe "))
}

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-MjVQl5gV-1648194571606)(C:\Users\咩咩\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1648017007628.png)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-7JakmfrM-1648194571606)(C:\Users\咩咩\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1648017357816.png)]

到此这篇关于Go微服务网关的实现的文章就介绍到这了,更多相关Go微服务网关内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网!

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