《深入浅出Node.js》第7章 网络编程

@by Ruth92（转载请注明出处）

第7章 网络编程

Node 只需要几行代码即可构建服务器，无需额外的容器。

Node 提供了以下4个模块（适用于服务器端和客户端）：

• net -> TCP
• dgram -> UDP
• http -> HTTP
• https -> HTTPS

OSI 模型：由七层组成，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、表示层、应用层。

一、构建 TCP 服务

1. TCP

   TCP（传输控制协议），属于传输层协议，是面向连接的协议。

   许多应用层协议基于 TCP 构建，典型的是 HTTP、SMTP、IMAP 等协议。

   【显著特征】：在传输之前需要3次握手形成会话。

   • 只有会话形成之后，服务器端和客户端之间才能互相发送数据

   • 在创建会话的过程中，服务器端和客户端分别提供一个套接字，这两个套接字共同形成一个连接。

   • 服务器端与客户端则通过套接字实现两者之间连接的操作。

2. 创建 TCP 服务器端

   TCP-Server.js

    var net = require('net');
    
    var server = net.createServer(function(socket) {
        // 新的连接
        socket.on('data', function(data) {
            socket.write('你好');
        });
    
        socket.on('end', function() {
            console.log('连接断开');
        });
    
        socket.write('欢迎光临《深入浅出Node.js》示例：\n');
    });
    
    server.listen(8124, function() {
        console.log('server bound');
    });
   

   或者：

    var server = net.createServer();
    server.on('connection', function(socket) {
    	// 新的连接
    });
    server.listen(8124);
   

   TCP-Client.js：

   通过 net 模块自行构造客户端进行会话，测试上面构建的TCP服务

    var client = net.connect({
        port: 8124
    }, function() { // 'connect' listener
        console.log('client connected');
        client.write('world!\r\n');
    });
    
    client.on('data', function(data) {
        console.log(data.toString());
        client.end();
    });
    
    client.on('end', function() {
        console.log('client disconnected');
    });
   

   输出：

    client connected
    欢迎光临《深入浅出Node.js》示例：
   
    你好
    client disconnected
   

3. TCP 服务的事件

   （1）服务器事件： listening、 connection、 close 、 error

   （2）连接事件： data、 end、 connect、 drain、 error、 close、 timeout

   注意，TCP针对网络中的小数据包有一定的优化策略：Nagle算法（默认），可以调用 socket.setNoDelay(true) 去掉 Nagle 算法，使得 write() 可以立即发送数据到网络中。

二、构建 UDP 服务

UDP：用户数据包协议，与 TCP 一样同属于网络传输层。

UDP 与 TCP 的最大区别：

（1） TCP 中连接一旦建立，所有会话都基于连接完成，客户端如果要与另一个TCP服务通信，需要另创建一个套接字来完成连接；

（2）UDP 不是面向连接的，可以与多个 UDP 服务通信，提供面向事务的简单不可靠信息传输服务。

缺点：在网络差的情况下丢包严重；

优点：无须连接，资源消耗低，处理快速且灵活；

应用：音频、视频等，及 DNS 服务。

1. 创建 UDP 套接字

   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。

    var dgram = require('dgram');
    var socket = dgram.createSocket('udp4');
   

2. 创建 UDP 服务器端

    var dgram = require('dgram');
    var 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);
    });
    
    // 调用 dgram.bind(port, [address]) 方法对网卡和端口进行绑定
    // 该套接字将接收所有网卡上 41234 端口上的消息
    server.bind(41234);
   

3. 创建 UDP 客户端

    var dgram = require('dgram');
    var message = new Buffer('深入浅出Node.js');
    var client = dgram.createSocket('udp4');
    
    // send() 方法：socket.send(buf, offset, length, port, address, [callback]);
    client.send(message, 0, message.length, 41234, 'localhost', function(err, bytes) {
        client.close();
    });
   

4. UDP 套接字事件

   message、listening、close、error

三、构建 HTTP 服务

如果要构造高效的网络应用，应该从传输层（TCP/UDP）进行着手，但是对于经典的应用场景，应用层协议绰绰有余。

var http = require('http');

http.createServer(function(req, res) {
    res.writeHead(200, {
        'Content-Type': 'text/plain'
    });
    res.end('Hello World\n');
}).listen(1337, '127.0.0.1');

console.log('Server running at http://127.0.0.1:1337/');

1. HTTP

   浏览器，其实是一个 HTTP 的代理。

   HTTP 服务只做两件事情：处理 HTTP 请求和发送 HTTP 响应。

2. http 模块

   

   http 模块将连接所有套接字的读写抽象为 ServerRequest 和 ServerResponse 对象，它们分别对应请求和响应操作。

   ① HTTP 请求：

   报文头部会通过 http_parser 进行解析。

   ② HTTP 响应：

   影响响应报文头部信息的 API：res.setHeader() 和 res.writeHead()

   报文体部分调用：res.write() 和 res.end()

   注意：无论服务器端在处理业务逻辑时是否发生异常，务必在结束时调用 res.end() 结束请求，否则客户端将一直处于等待的状态。当然，也可以通过延迟 res.end() 的方式实现客户端与服务器端之间的长连接，但结束时务必关闭连接。

   ③ HTTP 服务的事件

   connection、request、close、checkContinue、connect、upgrade、clientError

3. HTTP 客户端

    var http = require('http');
    
    var options = {
        hostname: '127.0.0.1',
        port: 1337,
        path: '/',
        method: 'GET'
    };
    
    var req = http.request(options, function(res) {
        console.log('STATUS: ' + res.statusCode);
        console.log('HEADERS: ' + JSON.stringify(res.headers));
        res.setEncoding('utf8');
        res.on('data', function(chunk) {
            console.log(chunk);
        });
    });
    
    req.end();
   

   ① HTTP 响应

   ② HTTP 代理：

   为了重用 TCP 连接，http 模块包含一个默认的客户端代理对象 http.globalAgent。

   它对每个服务器端（host+port）创建的连接进行了管理，默认情况下，通过 http 提供的 ClientRequest 对象对同一个服务发起的 HTTP 请求最多可以创建5个连接。

   可以在 options 中传递 agent 选项，更改连接数限制。

   ③ HTTP 客户端事件

   response、socket、connect、upgrade、continue

四、构建 WebSocket 服务

相比 HTTP，WebSocket 更接近于传输层协议，它并没有在 HTTP 的基础上模拟服务器端的推送，而是在 TCP 上定义独立的协议。

WebSocket 协议主要分为两个部分：握手和数据传输。

五、网络服务与安全