内容简介:很多年前,我开始研究 Linux 的 Netlink 进程间通信接口。Netlink 被用于从 Linux 内核检索信息,并且为了跨越内核边界,信息通常被打包到 Netlink 的属性中。经过一些实验,我为 Go 创建了自己的随着时间的推移,包中的 API 已经有很大的改变了。特别是 Netlink 属性总是处理起来相当复杂。今天,我们将探索一些我为处理 Netlink 属性所创建的字节解析 API。这里描述的技术应该也能广泛应用于许多其他的 Go 库和应用程序中!Netlink 属性被以类型 / 长度 /
很多年前,我开始研究 Linux 的 Netlink 进程间通信接口。Netlink 被用于从 Linux 内核检索信息,并且为了跨越内核边界,信息通常被打包到 Netlink 的属性中。经过一些实验,我为 Go 创建了自己的 netlink 包 。
随着时间的推移,包中的 API 已经有很大的改变了。特别是 Netlink 属性总是处理起来相当复杂。今天,我们将探索一些我为处理 Netlink 属性所创建的字节解析 API。这里描述的技术应该也能广泛应用于许多其他的 Go 库和应用程序中!
Netlink 属性简介
Netlink 属性被以类型 / 长度 / 值或 TLV 格式打包,与许多二进制网络协议情况一样。这种格式具有很好的扩展性,因为许多属性可以在单个字节切片中被打包成自发自收的形式。
属性中的值可以包含:
- 无符号 8/16/32/64 位整形
- 以 null 结尾的 C 字符串
- 任意 C 结构字节
- 嵌套 Netlink 属性
- Netlink 属性数组
为了我们的目标,我们可以在 Go 中像下面这样定义一个 Netlink 属性:
type Attribute struct { // The type of this Attribute, typically matched to a constant. Type uint16 // Length omitted; Data will be a byte slice of the appropriate length. // An arbitrary payload which is specified by Type. Data []byte }
今天,我们将略过低级的字节解析逻辑而有利于讨论各种高级 API,但是你能从 我关于 Netlink 系列博客 中学习到更多的关于处理 Netlink 属性的知识。
字节解析 API 第一版
单个字节切片可以包含许多 Netlink 属性。让我们来定义一个初始的解析函数,它接收一个字节切片的输入并且返回一个属性切片。
// UnmarshalAttributes unpacks a slice of Attributes from a single byte slice. func UnmarshalAttributes(b []byte) ([]Attribute, error) { // ... }
举个例子,假设我们想从属性切片中解包一个 uint16
和 string
值。你可以放心地忽略 parseUint16
和 parseString
;它们将处理一些 Netlink 属性数据中棘手的部分。
为了解包属性数据,我们可以在 Type
属性上使用循环和匹配:
attrs, err := netlink.UnmarshalAttributes(b) if err != nil { return err } var ( num uint16 str string ) for _, a := range attrs { switch a.Type { case 1: num = parseUint16(a.Data[0:2]) case 2: str = parseString(a.Data) } } fmt.Printf("num: %d, str: %q", num, str) // num: 1, str: "hello world"
这样可以正常工作,但是有一个问题:如果我们 uint16
值的字节切片比 2 字节多或者少,会出现什么情况呢?
// A panic waiting to happen! num = parseUint16(a.Data[0:2])
如果它少于 2 字节,此代码将出现 panic,并且让你的应用程序挂掉。如果它超过 2 字节,我们就默默地忽略任何额外的数据(这个值实际上不是 uint16
!)。
添加验证和错误处理
我们稍微修改一下我们的解析函数。每一个都应该做一些内部验证,如果字节切片不满足我们的限制,我们可以返回一个 error。
attrs, err := netlink.UnmarshalAttributes(b) if err != nil { return err } var ( num uint16 str string // Used to check for errors without shadowing num and str later. err error ) for _, a := range attrs { // This works, but it's a bit verbose. // Be cautious of variable shadowing as well! switch a.Type { case 1: num, err = parseUint16(a.Data) case 2: str, err = parseString(a.Data) } if err != nil { return err } } fmt.Printf("num: %d, str: %q", num, str) // num: 1, str: "hello world"
这样也是有效的,但你必须对你的错误检查策略保持谨慎,并且确保你不会意外地使用 :=
赋值运算符屏蔽掉你尝试解包的其中一个变量。
我们可以进一步改进这种模式吗?
一个类似迭代器的解析 API
上述的策略正常运行了许多年,但在编写了一些 Netlink 交互包之后,我决定开始改进 API。
新的 API 使用类似迭代器的模式,其灵感来自于标准库中的 bufio.Scanner
API。Go 的博客 Errors are values
这篇文章同样为解释这个策略做了出色的工作。
netlink.AttributeDecoder
类型就是一个类似迭代器的解析 API。在使用了 netlink.NewAttributeDecoder
构造器之后,许多方法被暴露出来,其能够与内部属性切片进行交互:
Next Type Err
在尝试这个新的 API 时,让我们重温前面的例子:
ad, err := netlink.NewAttributeDecoder(b) if err != nil { return err } var ( num uint16 str string ) // Continue advancing the internal pointer until done or error. for ad.Next() { // Check the current attribute's type and extract it as appropriate. switch ad.Type() { case 1: // If data isn't a uint16, an error will be captured internally. num = ad.Uint16() case 2: str = ad.String() } } // Check for the first error encountered during iteration. if err := ad.Err(); err != nil { return err } fmt.Printf("num: %d, str: %q", num, str) // num: 1, str: "hello world"
有很多种方法可以用于迭代器期间提取的数据,例如 Uint8/16/32/64
、 Bytes
、 string
和所有的最有用的方法,包括: Do
。
Do
是一种特殊用途的方法,允许解码器处理任意数据,如 C 结构、嵌套的 Netlink 属性、Netlink 数组。它能接受一个闭包,并将解码器所指向的当前数据传递给闭包。
为了处理嵌套 Netlink 属性,创建另外的包含一个 Do
闭包的 AttributrEncoder
:
ad.Do(func(b []byte) error) { nad, err := netlink.NewAttributeDecoder(b) if err != nil { return err } if err := handleNested(nad); err != nil { return err } // Make sure to propagate internal errors to the top-level decoder! return nad.Err() })
为了保持小的闭包体,可以定义辅助函数来解析 Netlink 属性中的任意类型:
// parseFoo returns a function compatible with Do. func parseFoo(f *Foo) func(b []byte) error { return func(b []byte) error { // Some parsing logic... foo, err := unpackFoo(b) if err != nil { return err } // Store foo in f by dereferencing the pointer. *f = foo return nil } }
现在,这个辅助函数可以直接用于 Do
:
var f Foo ad.Do(parseFoo(&f))
此 API 为它的调用者提供了极大的灵活性。所有的错误传播都在内部处理,并通过从顶级解码器调用 Err
方法将错误冒泡到调用者。
结论
虽然花了一些时间和实验,但是我对 netlink.AttributeDecoder
中类似迭代器字节解析 API 感到非常满意。它非常适合于我的需求,感谢 Terin Stock,我们还添加了一个 对称编码器 API
,其灵感来自于解码器 API 的成功!
如果你正在开发一个你并不满意的包 API,标准库是寻找灵感的好地方!我也强烈建议与各种 Go 帮助社区 取得联系,因为有很多人非常愿意提供出色的建议和批评!
如果你有任何问题,请随时和我联系!我在 Gophers Slack 、 Github 和 Twitter 的称号是 mdlayher。
链接
以上所述就是小编给大家介绍的《探索 Go 中字节解析 API》,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对 码农网 的支持!
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