Golang通过TCP与远端服务器交互

C/S构架中，客户端与服务端一般通过TCP通信。建立连接后即验证身份验证，若账户密码正确，TCP连接保持，然后client和server全双工通信。

在B/S构架下，若希望用户通过浏览器也能实现客户端相同的功能，我们可以开发一个中间层为webserver，用户浏览器与webserver交互，webserver再通过tcp连接与真正的server交互。

首先需要明确client与server通信格式。包括如何登陆，如何实现对资源的CURD。通过Wireshark可以抓取明文消息，对于加密消息，需要查阅源代码了解加密方式。

消息体格式

业务消息采用明文，敏感登录信息采用非对称加密RSA结合对称加密DES。

TCP连接登陆需要四个字段，分别为

用户名

密码

desKey

desIV

针对以上字段内容，使用EncryptPKCS1v15（C#系统默认加密方式）加密，再使用base64编码，构建xml包。在包头使用binary.Write写入msgLength和msgType，完成封装发送给远端服务器。对于返回值，使用刚发送的desKey结合desIV进行DES解密，获得登陆结果。

功能流程

浏览器->web service->TCPServer

image.png

在以上通信流程中，浏览器端使用人数较多，频繁建立连接。web service和TCPServer保持一个长连接，多用户共享此TCP长连接。

对于webservice与TCP server通信，利用Routine结合Channel方式协同工作。实现TCP全双工的关键Routine如下：

SendEventProcessor

监听waiting process queue，若有则构建pakage，然后通过tcp发送到服务端，然后将此Event转移的pending response队列，考虑到允许删除无响应event，pending response队列采用slice结构。

// work as runtine
//
func SendEventProcessor() { 

    var task *Event
    for {

        Event= <-EventWaiting

        sendMessage(Event.action, Event.data)
        if Event.action != "HeartBeat" {
            log.Printf("Event message was sent...%s", Event.action)
            EventPendingMutex.Lock()
            EventPending = append(EventPending,Event)
            EventPendingMutex.Unlock()
        }
    }

}

FrameDetector：由于TCP read buffer可能存在粘包、拆包、废弃包。此routine用于实时过滤tcp read buffer，提取出完整有效的数据包。

func FrameDetector() {
    buf := new(bytes.Buffer)      //滑动窗
    buf4bytes := make([]byte, 4)  //tmp var
    cRdr := bufio.NewReader(conn) //reader from connection
    frame := Frame{}
    for {
        b, err := cRdr.ReadByte()
        if err == io.EOF {
            log.Println("readFrame:connection closed,connecting...")
            RemoteConnect(targetServer)
        }
        buf.WriteByte(b)
        if buf.Len() == 8 {
            buf.Read(buf4bytes)
            frame.Length = int(binary.LittleEndian.Uint32(buf4bytes)) //little endian 低字节先发
            buf.Read(buf4bytes)
            frame.Type = int(binary.LittleEndian.Uint32(buf4bytes)) //little endian 低字节先发
            switch frame.Type {
            case 3://msgType, login response
                                ... /create frame from bytes
                FrameChan <- &frame
                buf.Reset()//clear bytes buffer after saving the frame
                break

            case 4, 5, 411: // response

                frame.Message = make([]byte, frame.Length-4)
                n, _ := cRdr.Read(frame.Message)
                if n < frame.Length-4 { //continue waiting and reading
                    for n != frame.Length-4 {
                        b, _ := cRdr.ReadByte()
                        frame.Message = append(frame.Message, b)
                        n++
                    }
                }
                FrameChan <- &frame
                buf.Reset()
                break

            default:
                buf.ReadByte()
            }
        }
    }

}

RecieveMessageProcessor：

读服务端返回的有效Frame，解析其中数据为，从pending response队列寻找目标Event，把返回结果写进去，同时标记done，从pending中移除。

// should be work as runtine
func RecieveMessageProcessor() { 
    var frame *Frame

    for {
        frame = <-FrameChan 
        log.Printf("receiveMessage:length:%d,type:%d", frame.Length, frame.Type)
        switch frame.Type {
        case 3: // 提醒事件
                         //parse xml string and save as a map
            m := parseXML(frame.Message)
            for i, event := range EventPending { //查找到工作中的任务，标记为完成
                if event.action == "Login" {
                    event.response = m
                    event.done <- true //向监听runtine发送完成信号
                    EventPendingMutex.Lock()
                    EventPending = append(EventPending[0:i], EventPending[i+1:]...) // 将任务从工作表中清除
                    EventPendingMutex.Unlock()
                    break
                }
            }
            break

    }

}

完成tcp连接后，发起登录事件，阻塞等待登陆反馈。同时为避免TCP连接掉线问题，新开routine，每隔数秒发送HeartBeat。

故初始化流程如下

image.png

调用接口

为便于HTTP调用，编写CRUD接口函数，函数中构建Event事件、构建NewTimer定时事件，使用select channel方式判断超时。若超时，则从queue中删除此event，同时返回超时信息给http handler。

func Delete(id,name, formula string) map[string]string {

    data := map[string]string{"ID": id, "name": name, "content": formula}
    event := Event{action: "Delete", data: data, done: make(chan bool, 1)}
    EventWaiting <- &event
    timer := time.NewTimer(timeout)
    defer timer.Stop()
    select {
    case <-timer.C:
        dropTask(&event)
        event.response = map[string]string{"status": "error", "message": "time out"}
    case <-task.done:
                //do something
                break;
    }
    return task.response
}

注意点：

time.After()在触发前，即便父函数返回也不会被garbage collector回收。仅触发后或stop状态的timer，会被gc回收。

使用正则从xml字符串提取有用信息，需要先剔除字符串中特殊字符(ascii<32)

关于TCP/ip报文，以及各控制字功能，握手流程、挥手流程，CLOSE_WAIT和TIME_WAIT参考此文 https://www.cnblogs.com/myd620/p/6252135.html

关于RSA，有多种加密模式，C#默认的是EncryptPKCS1v15

关于DES padding模式，C#默认的是PKCS7Padding