实现链接控制

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说明

本文档按照实验楼–Go 并发服务器框架 Zinx 入门的文档同步学习记录（大部分内容相同）
https://www.lanqiao.cn/courses/1639
主要有以下原因：
1、模仿大神写教程的风格
2、验证每一个步骤，而不是简简单单的复制教程中的代码。简单重现

实验介绍

我们现在就需要给 Zinx 添加链接管理机制了。
之前我们已经实现了让 zinx 可以处理多链接请求，现在我们要为 Zinx 框架增加链接个数的限定，如果超过一定量的客户端个数，Zinx 为了保证后端的及时响应，而拒绝链接请求。
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知识点

  • 链接管理
  • 数量限制

创建链接管理模块

这里面我们就需要对链接有一个管理的模块。

我们在 ziface 和 znet 分别建立 iconnmanager.go 和 connmanager.go 文件。

zinx/ziface/iconmanager.go

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package ziface
/*
    连接管理抽象层
 */
type IConnManager interface {
    Add(conn IConnection)                   //添加链接
    Remove(conn IConnection)                //删除连接
    Get(connID uint32) (IConnection, error) //利用ConnID获取链接
    Len() int                               //获取当前连接
    ClearConn()                                //删除并停止所有链接
}

这里定义了一些接口方法，添加链接、删除链接、根据 ID 获取链接、链接数量、和清除链接等。下面我们对这个接口进行实现。

这里面 ConnManager 中，其中用一个 map 来承载全部的连接信息，key 是连接 ID，value 则是连接本身。其中有一个读写锁 connLock 主要是针对 map 做多任务修改时的保护作用。

Remove() 方法只是单纯的将 conn 从 map 中摘掉，而 ClearConn() 方法则会先停止链接业务，c.Stop()，然后再从 map 中摘除。

zinx/znet/connmanager.go

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package znet
import (
    "errors"
    "fmt"
    "sync"
    "zinx/ziface"
)
/*
    连接管理模块
*/
type ConnManager struct {
    connections map[uint32]ziface.IConnection //管理的连接信息
    connLock    sync.RWMutex                  //读写连接的读写锁
}
/*
    创建一个链接管理
 */
func NewConnManager() *ConnManager {
    return &ConnManager{
        connections:make(map[uint32] ziface.IConnection),
    }
}
//添加链接
func (connMgr *ConnManager) Add(conn ziface.IConnection) {
    //保护共享资源Map 加写锁
    connMgr.connLock.Lock()
    defer connMgr.connLock.Unlock()
    //将conn连接添加到ConnMananger中
    connMgr.connections[conn.GetConnID()] = conn
    fmt.Println("connection add to ConnManager successfully: conn num = ", connMgr.Len())
}
//删除连接
func (connMgr *ConnManager) Remove(conn ziface.IConnection) {
    //保护共享资源Map 加写锁
    connMgr.connLock.Lock()
    defer connMgr.connLock.Unlock()
    //删除连接信息
    delete(connMgr.connections, conn.GetConnID())
    fmt.Println("connection Remove ConnID=",conn.GetConnID(), " successfully: conn num = ", connMgr.Len())
}
//利用ConnID获取链接
func (connMgr *ConnManager) Get(connID uint32) (ziface.IConnection, error) {
    //保护共享资源Map 加读锁
    connMgr.connLock.RLock()
    defer connMgr.connLock.RUnlock()
    if conn, ok := connMgr.connections[connID]; ok {
        return conn, nil
    } else {
        return nil, errors.New("connection not found")
    }
}
//获取当前连接
func (connMgr *ConnManager) Len() int {
    return len(connMgr.connections)
}
//清除并停止所有连接
func (connMgr *ConnManager) ClearConn() {
    //保护共享资源Map 加写锁
    connMgr.connLock.Lock()
    defer connMgr.connLock.Unlock()
    //停止并删除全部的连接信息
    for connID, conn := range connMgr.connections {
        //停止
        conn.Stop()
        //删除
        delete(connMgr.connections,connID)
    }
    fmt.Println("Clear All Connections successfully: conn num = ", connMgr.Len())
}

链接管理模块集成到 Zinx 中

现在需要将ConnManager添加到Server中。

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//iServer 接口实现，定义一个Server服务类
type Server struct {
    //服务器的名称
    Name string
    //tcp4 or other
    IPVersion string
    //服务绑定的IP地址
    IP string
    //服务绑定的端口
    Port int
    //当前Server的消息管理模块，用来绑定MsgId和对应的处理方法
    msgHandler ziface.IMsgHandle
    //当前Server的链接管理器
    ConnMgr ziface.IConnManager
}
/*
  创建一个服务器句柄
 */
func NewServer () ziface.IServer {
    utils.GlobalObject.Reload()
    s:= &Server {
        Name :utils.GlobalObject.Name,
        IPVersion:"tcp4",
        IP:utils.GlobalObject.Host,
        Port:utils.GlobalObject.TcpPort,
        msgHandler: NewMsgHandle(),
        ConnMgr:NewConnManager(),  //创建ConnManager
    }
    return s
}

现在，既然 server 具备了 ConnManager 成员，在获取的时候需要给抽象层提供一个获取 ConnManager 方法 。

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type IServer interface{
    //启动服务器方法
    Start()
    //停止服务器方法
    Stop()
    //开启业务服务方法
    Serve()
    //路由功能：给当前服务注册一个路由业务方法，供客户端链接处理使用
    AddRouter(msgId uint32, router IRouter)
    //得到链接管理
    GetConnMgr() IConnManager
}

zinx/znet/server.go

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//得到链接管理
func (s *Server) GetConnMgr() ziface.IConnManager {
    return s.ConnMgr
}

因为我们现在在 server 中有链接的管理，有的时候 conn 也需要得到这个 ConnMgr 的使用权，那么我们需要将Server和Connection建立能够互相索引的关系，我们在Connection中，添加 Server 当前 conn 隶属的 server 句柄。

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type Connection struct {
    //当前Conn属于哪个Server
    TcpServer    ziface.IServer       //当前conn属于哪个server，在conn初始化的时候添加即可
    //当前连接的socket TCP套接字
    Conn *net.TCPConn
    //当前连接的ID 也可以称作为SessionID，ID全局唯一
    ConnID uint32
    //当前连接的关闭状态
    isClosed bool
    //消息管理MsgId和对应处理方法的消息管理模块
    MsgHandler ziface.IMsgHandle
    //告知该链接已经退出/停止的channel
    ExitBuffChan chan bool
    //无缓冲管道，用于读、写两个goroutine之间的消息通信
    msgChan        chan []byte
    //有关冲管道，用于读、写两个goroutine之间的消息通信
    msgBuffChan chan []byte
}

链接的添加

现在我们怎么样选择将创建好的连接添加到ConnManager中呢，这里我们选择在初始化一个新链接的时候，加进来就好了。

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//创建连接的方法
func NewConntion(server ziface.IServer, conn *net.TCPConn, connID uint32, msgHandler ziface.IMsgHandle) *Connection{
    //初始化Conn属性
    c := &Connection{
        TcpServer:server,    //将隶属的server传递进来
        Conn:     conn,
        ConnID:   connID,
        isClosed: false,
        MsgHandler: msgHandler,
        ExitBuffChan: make(chan bool, 1),
        msgChan:make(chan []byte),
        msgBuffChan:make(chan []byte, utils.GlobalObject.MaxMsgChanLen),
    }
    //将新创建的Conn添加到链接管理中
    c.TcpServer.GetConnMgr().Add(c)   //将当前新创建的连接添加到ConnManager中
    return c
}

Server 中添加链接数量的判断

在 server 的Start()方法中，在 Accept 与客户端链接建立成功后，可以直接对链接的个数做一个判断。

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//开启网络服务
// 注意 // ... 的部分是对应的原来的代码不需要变动
func (s *Server) Start() {
    fmt.Printf("[START] Server name: %s,listenner at IP: %s, Port %d is starting\n", s.Name, s.IP, s.Port)
    fmt.Printf("[Zinx] Version: %s, MaxConn: %d, MaxPacketSize: %d\n",
        utils.GlobalObject.Version,
        utils.GlobalObject.MaxConn,
        utils.GlobalObject.MaxPacketSize)
    //开启一个go去做服务端Linster业务
    go func() {
        // ....
        //3 启动server网络连接业务
        for {
            //3.1 阻塞等待客户端建立连接请求
            conn, err := listenner.AcceptTCP()
            if err != nil {
                fmt.Println("Accept err ", err)
                continue
            }
            //=============
            //3.2 设置服务器最大连接控制,如果超过最大连接，那么则关闭此新的连接
            if s.ConnMgr.Len() >= utils.GlobalObject.MaxConn {
                conn.Close()
                continue
            }
            //=============
            //3.3 处理该新连接请求的 业务 方法， 此时应该有 handler 和 conn是绑定的
            dealConn := NewConntion(s, conn, cid, s.msgHandler)
            cid ++
            //3.4 启动当前链接的处理业务
            go dealConn.Start()
        }
    }()
}

当然，我们应该在配置文件zinx.json或者在GlobalObject全局配置中，定义好我们期望的连接的最大数目限制MaxConn。 同时，因为这里添加了一个新的属性，所以全局配置也需要做出修改：

zinx/utils/globalobj.go

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type GlobalObj struct {
    /*
       Server
    */
    TcpServer ziface.IServer //当前Zinx的全局Server对象
    Host      string         //当前服务器主机IP
    TcpPort   int            //当前服务器主机监听端口号
    Name      string         //当前服务器名称
    /*
       Zinx
    */
    Version          string //当前Zinx版本号
    MaxPacketSize    uint32 //都需数据包的最大值
    MaxConn          int    //当前服务器主机允许的最大链接个数
    WorkerPoolSize   uint32 //业务工作Worker池的数量
    MaxWorkerTaskLen uint32 //业务工作Worker对应负责的任务队列最大任务存储数量
    MaxMsgChanLen    int
    /*
       config file path
    */
    ConfFilePath string
}

/*
   提供init方法，默认加载
*/
func init() {
    //初始化GlobalObject变量，设置一些默认值
    GlobalObject = &GlobalObj{
        Name:          "ZinxServerApp",
        Version:       "V0.4",
        TcpPort:       7777,
        Host:          "0.0.0.0",
        MaxConn:       12000,
        MaxPacketSize: 4096,
        ConfFilePath:  "conf/zinx.json",
        WorkerPoolSize: 10,
        MaxWorkerTaskLen: 1024,
        MaxMsgChanLen:   16,
    }
    //从配置文件中加载一些用户配置的参数
    GlobalObject.Reload()
}

连接的删除

我们应该在连接停止的时候，将该连接从 ConnManager 中删除，所以在connection的Stop()方法中添加。

zinx/znet/connecion.go

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func (c *Connection) Stop() {
    fmt.Println("Conn Stop()...ConnID = ", c.ConnID)
    //如果当前链接已经关闭
    if c.isClosed == true {
        return
    }
    c.isClosed = true
    // 关闭socket链接
    c.Conn.Close()
    //关闭Writer Goroutine
    c.ExitBuffChan <- true
    //将链接从连接管理器中删除
    c.TcpServer.GetConnMgr().Remove(c)  //删除conn从ConnManager中
    //关闭该链接全部管道
    close(c.ExitBuffChan)
    close(c.msgBuffChan)
}

当然，我们也应该在server停止的时候，将全部的连接清空。

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func (s *Server) Stop() {
    fmt.Println("[STOP] Zinx server , name " , s.Name)
    //将其他需要清理的连接信息或者其他信息 也要一并停止或者清理
    s.ConnMgr.ClearConn()
}

现在我们已经将连接管理成功的集成到了 Zinx 之中了。 下面我们接着实现带缓冲的发包方法。

链接的带缓冲的发包方法

我们之前给Connection提供了一个发消息的方法SendMsg()，这个是将数据发送到一个无缓冲的 channel 中msgChan。但是如果客户端链接比较多的话，如果对方处理不及时，可能会出现短暂的阻塞现象，我们可以做一个提供一定缓冲的发消息方法，做一些非阻塞的发送体验。

zinx/ziface/iconnection.go

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//定义连接接口
type IConnection interface {
    //启动连接，让当前连接开始工作
    Start()
    //停止连接，结束当前连接状态M
    Stop()
    //从当前连接获取原始的socket TCPConn
    GetTCPConnection() *net.TCPConn
    //获取当前连接ID
    GetConnID() uint32
    //获取远程客户端地址信息
    RemoteAddr() net.Addr
    //直接将Message数据发送数据给远程的TCP客户端(无缓冲)
    SendMsg(msgId uint32, data []byte) error
    //直接将Message数据发送给远程的TCP客户端(有缓冲)
    SendBuffMsg(msgId uint32, data []byte) error   //添加带缓冲发送消息接口
}

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type Connection struct {
    //当前Conn属于哪个Server
    TcpServer    ziface.IServer
    //当前连接的socket TCP套接字
    Conn *net.TCPConn
    //当前连接的ID 也可以称作为SessionID，ID全局唯一
    ConnID uint32
    //当前连接的关闭状态
    isClosed bool
    //消息管理MsgId和对应处理方法的消息管理模块
    MsgHandler ziface.IMsgHandle
    //告知该链接已经退出/停止的channel
    ExitBuffChan chan bool
    //无缓冲管道，用于读、写两个goroutine之间的消息通信
    msgChan        chan []byte
    //有关冲管道，用于读、写两个goroutine之间的消息通信
    msgBuffChan chan []byte                          //定义channel成员
}
//创建连接的方法
func NewConntion(server ziface.IServer, conn *net.TCPConn, connID uint32, msgHandler ziface.IMsgHandle) *Connection{
    //初始化Conn属性
    c := &Connection{
        TcpServer:server,
        Conn:     conn,
        ConnID:   connID,
        isClosed: false,
        MsgHandler: msgHandler,
        ExitBuffChan: make(chan bool, 1),
        msgChan:make(chan []byte),
        msgBuffChan:make(chan []byte, utils.GlobalObject.MaxMsgChanLen), //不要忘记初始化
    }
    //将新创建的Conn添加到链接管理中
    c.TcpServer.GetConnMgr().Add(c)
    return c
}

然后将SendBuffMsg()方法实现一下：

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func (c *Connection) SendBuffMsg(msgId uint32, data []byte) error {
    if c.isClosed == true {
        return errors.New("Connection closed when send buff msg")
    }
    //将data封包，并且发送
    dp := NewDataPack()
    msg, err := dp.Pack(NewMsgPackage(msgId, data))
    if err != nil {
        fmt.Println("Pack error msg id = ", msgId)
        return  errors.New("Pack error msg ")
    }
    //写回客户端
    c.msgBuffChan <- msg
    return nil
}

我们在 Writer 中也要有对msgBuffChan的数据监控：

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/*
    写消息Goroutine， 用户将数据发送给客户端
 */
 func (c *Connection) StartWriter() {
     fmt.Println("[Writer Goroutine is running]")
     defer fmt.Println(c.RemoteAddr().String(), "[conn Writer exit!]")
     for {
         select {
             case data := <-c.msgChan:
                 //有数据要写给客户端
                 if _, err := c.Conn.Write(data); err != nil {
                     fmt.Println("Send Data error:, ", err, " Conn Writer exit")
                     return
                }
            //针对有缓冲channel需要些的数据处理
             case data, ok:= <-c.msgBuffChan:
                 if ok {
                    //有数据要写给客户端
                    if _, err := c.Conn.Write(data); err != nil {
                        fmt.Println("Send Buff Data error:, ", err, " Conn Writer exit")
                        return
                    }
                } else {
                    break
                    fmt.Println("msgBuffChan is Closed")
                }
             case <-c.ExitBuffChan:
                 return
        }
    }
 }

现在，我们实现了带缓冲的发包方法。接下来，我们去实现注册链接启动/停止自定义 Hook 方法功能。

注册链接启动/停止自定义 Hook 方法功能

有的时候，在创建链接的时候，希望在创建链接之后、和断开链接之前，执行一些用户自定义的业务。那么我们就需要给 Zinx 增添两个链接创建后和断开前时机的回调函数，一般也称作 Hook(钩子)函数。

我们可以通过 Server 来注册 conn 的 hook 方法

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type IServer interface{
    //启动服务器方法
    Start()
    //停止服务器方法
    Stop()
    //开启业务服务方法
    Serve()
    //路由功能：给当前服务注册一个路由业务方法，供客户端链接处理使用
    AddRouter(msgId uint32, router IRouter)
    //得到链接管理
    GetConnMgr() IConnManager
    //设置该Server的连接创建时Hook函数
    SetOnConnStart(func (IConnection))
    //设置该Server的连接断开时的Hook函数
    SetOnConnStop(func (IConnection))
    //调用连接OnConnStart Hook函数
    CallOnConnStart(conn IConnection)
    //调用连接OnConnStop Hook函数
    CallOnConnStop(conn IConnection)
}

zinx/znet/server.go

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//iServer 接口实现，定义一个Server服务类
type Server struct {
    //服务器的名称
    Name string
    //tcp4 or other
    IPVersion string
    //服务绑定的IP地址
    IP string
    //服务绑定的端口
    Port int
    //当前Server的消息管理模块，用来绑定MsgId和对应的处理方法
    msgHandler ziface.IMsgHandle
    //当前Server的链接管理器
    ConnMgr ziface.IConnManager
    // =======================
    //新增两个hook函数原型
    //该Server的连接创建时Hook函数
    OnConnStart    func(conn ziface.IConnection)
    //该Server的连接断开时的Hook函数
    OnConnStop func(conn ziface.IConnection)
    // =======================
}

实现添加 hook 函数的接口和调用 hook 函数的接口。

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//设置该Server的连接创建时Hook函数
func (s *Server) SetOnConnStart(hookFunc func (ziface.IConnection)) {
    s.OnConnStart = hookFunc
}
//设置该Server的连接断开时的Hook函数
func (s *Server) SetOnConnStop(hookFunc func (ziface.IConnection)) {
    s.OnConnStop = hookFunc
}
//调用连接OnConnStart Hook函数
func (s *Server) CallOnConnStart(conn ziface.IConnection) {
    if s.OnConnStart != nil {
        fmt.Println("---> CallOnConnStart....")
        s.OnConnStart(conn)
    }
}
//调用连接OnConnStop Hook函数
func (s *Server) CallOnConnStop(conn ziface.IConnection) {
    if s.OnConnStop != nil {
        fmt.Println("---> CallOnConnStop....")
        s.OnConnStop(conn)
    }
}

那么接下来，需要选定两个 Hook 方法的调用位置。

一个是创建链接之后:

zinx/znet/connection.go

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//启动连接，让当前连接开始工作
func (c *Connection) Start() {
    //1 开启用户从客户端读取数据流程的Goroutine
    go c.StartReader()
    //2 开启用于写回客户端数据流程的Goroutine
    go c.StartWriter()
    //==================
    //按照用户传递进来的创建连接时需要处理的业务，执行钩子方法
    c.TcpServer.CallOnConnStart(c)
    //==================
}

一个是停止链接之前：

zinx/znet/connection.go

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//停止连接，结束当前连接状态M
func (c *Connection) Stop() {
    fmt.Println("Conn Stop()...ConnID = ", c.ConnID)
    //如果当前链接已经关闭
    if c.isClosed == true {
        return
    }
    c.isClosed = true
    //==================
    //如果用户注册了该链接的关闭回调业务，那么在此刻应该显示调用
    c.TcpServer.CallOnConnStop(c)
    //==================
    // 关闭socket链接
    c.Conn.Close()
    //关闭Writer
    c.ExitBuffChan <- true
    //将链接从连接管理器中删除
    c.TcpServer.GetConnMgr().Remove(c)
    //关闭该链接全部管道
    close(c.ExitBuffChan)
    close(c.msgBuffChan)
}

好了，现在我们基本上已经将全部的连接管理的功能集成到 Zinx 中了，接下来就需要测试一下链接管理模块是否可以使用了。

测试

写一个服务端:

Server.go

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package main
import (
    "fmt"
    "zinx/ziface"
    "zinx/znet"
)
//ping test 自定义路由
type PingRouter struct {
    znet.BaseRouter
}
//Ping Handle
func (this *PingRouter) Handle(request ziface.IRequest) {
    fmt.Println("Call PingRouter Handle")
    //先读取客户端的数据，再回写ping...ping...ping
    fmt.Println("recv from client : msgId=", request.GetMsgID(), ", data=", string(request.GetData()))
    err := request.GetConnection().SendBuffMsg(0, []byte("ping...ping...ping"))
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
}
type HelloZinxRouter struct {
    znet.BaseRouter
}
//HelloZinxRouter Handle
func (this *HelloZinxRouter) Handle(request ziface.IRequest) {
    fmt.Println("Call HelloZinxRouter Handle")
    //先读取客户端的数据，再回写ping...ping...ping
    fmt.Println("recv from client : msgId=", request.GetMsgID(), ", data=", string(request.GetData()))
    err := request.GetConnection().SendBuffMsg(1, []byte("Hello Zinx Router V0.8"))
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
}
//创建连接的时候执行
func DoConnectionBegin(conn ziface.IConnection) {
    fmt.Println("DoConnecionBegin is Called ... ")
    err := conn.SendMsg(2, []byte("DoConnection BEGIN..."))
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
}
//连接断开的时候执行
func DoConnectionLost(conn ziface.IConnection) {
    fmt.Println("DoConneciotnLost is Called ... ")
}
func main() {
    //创建一个server句柄
    s := znet.NewServer()
    //注册链接hook回调函数
    s.SetOnConnStart(DoConnectionBegin)
    s.SetOnConnStop(DoConnectionLost)
    //配置路由
    s.AddRouter(0, &PingRouter{})
    s.AddRouter(1, &HelloZinxRouter{})
    //开启服务
    s.Serve()
}

我们这里注册了两个 Hook 函数一个是链接初始化之后DoConnectionBegin()和链接停止之前DoConnectionLost()。

DoConnectionBegin()会发给客户端一个消息 2 的文本，并且在服务端打印一个调试信息”DoConnecionBegin is Called…”

DoConnectionLost()在服务端打印一个调试信息”DoConneciotnLost is Called…”

客户端：

Client.go

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package main
import (
    "fmt"
    "io"
    "net"
    "time"
    "zinx/znet"
)
/*
    模拟客户端
 */
func main() {
    fmt.Println("Client Test ... start")
    //3秒之后发起测试请求，给服务端开启服务的机会
    time.Sleep(3 * time.Second)
    conn,err := net.Dial("tcp", "127.0.0.1:7777")
    if err != nil {
        fmt.Println("client start err, exit!")
        return
    }
    for {
        //发封包message消息
        dp := znet.NewDataPack()
        msg, _ := dp.Pack(znet.NewMsgPackage(0,[]byte("Zinx V0.8 Client0 Test Message")))
        _, err := conn.Write(msg)
        if err !=nil {
            fmt.Println("write error err ", err)
            return
        }
        //先读出流中的head部分
        headData := make([]byte, dp.GetHeadLen())
        _, err = io.ReadFull(conn, headData) //ReadFull 会把msg填充满为止
        if err != nil {
            fmt.Println("read head error")
            break
        }
        //将headData字节流 拆包到msg中
        msgHead, err := dp.Unpack(headData)
        if err != nil {
            fmt.Println("server unpack err:", err)
            return
        }
        if msgHead.GetDataLen() > 0 {
            //msg 是有data数据的，需要再次读取data数据
            msg := msgHead.(*znet.Message)
            msg.Data = make([]byte, msg.GetDataLen())
            //根据dataLen从io中读取字节流
            _, err := io.ReadFull(conn, msg.Data)
            if err != nil {
                fmt.Println("server unpack data err:", err)
                return
            }
            fmt.Println("==> Recv Msg: ID=", msg.Id, ", len=", msg.DataLen, ", data=", string(msg.Data))
        }
        time.Sleep(1*time.Second)
    }
}

测试结果：

客户端创建成功，回调 Hook 已经执行，并且 Conn 被添加到 ConnManager 中， conn num = 1，当我们手动 CTRL+C 关闭客户端的时候， 服务器 ConnManager 已经成功将 Conn 摘掉，conn num = 0。

同时服务端也打印出 conn 停止之后的回调信息。
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实验总结

今天我们完成了 zinx 0.9 版本，完成了链接控制的功能，以及缓冲包的使用，大家在实验结束后请思考一下，使用缓冲和不使用缓冲的优缺点是什么。