网络编程

构建tcp服务

TCP

tcp全名为传输控制协议。再osi模型中属于传输层协议。

tcp是面向连接的协议，在传输之前需要形成三次握手形成会话

只有会话形成了，服务端和客户端才能想发送数据，在创建会话的过程中，服务端和客户端分别提供一个套接字。两个套接字共同形成一个连接， 服务端和客服端通过套接字实现两者的操作

创建TCP服务端

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(data) {
        console.log('连接断开')
    })
    socket.write('welcome to the new world')
})
// 监听方式
server.listen(8124, function() {
    console.log('server bound')
})
// 新的连接
server.on('connection', function(socket) {
})

TCP服务的事件

服务器事件

对于net.createServer()创建的服务器而言，是一个eventEmitter实例，自定义的事件有如下几种

1. listening： server.listen()绑定端口。
2. connection: 每个客户端套接字连接到服务器端的时候触发。
3. close: 当服务器关系触发的时候，在调用server.close()
4. error: 当服务器发生异常的时候， 会触发该事件。

连接事件

服务端可以同多个客户端保持连接。对于每个连接而言都是典型的可读可写的stream对象。stream对象可以用于服务端和客户端之间的通信，既可以是通过data事件从一段到另一端发来的数据，也可以通过write方法从一段向另一端发送数据。

1. data: 当一端通过write发送数据，另一端会触发data事件
2. end: 当连接中的任意一端发送了FIN数据，当套接字和服务端成功会被触发
3. connect: 该事件用于客户端，当套接字和服务端连接成功的时候会触发
4. error: 当异常发生的时候，触发该事件
5. close: 当套接字完全关闭的时候，触发该事件
6. timeout: 当一定时间后连接不在活跃的时候，该事件会被触发。通知用户已经被闲置了
7. drain: 当任意一段调用write发送数据时， 当前这端会触发该事件
   tcp套接字是可写可读的stream对象，可以利用pipe方法巧妙的实现管道操作

var net = require('net')
var server = net.createServer(function(socket){
    socket.write('Echo server')
    socket.pipe(socket)
})
server.listen(1337, '127.0.0.1')

TCP针对网络中的小数据包有一定的优化策略:Nagle算法。如果每次只发送一个字节的内容而不优化,网络中将充满只有极少数有效数据的数据包,将十分浪费网络资源。Nagle算法针对这种情况，要求缓冲区的数据达到一定数量或者一定时间后才将其发出，所以小数据包将会被Nagle算法合并，以此来优化网络。

构建UDP服务

UDP不是面向连接的。一个套接字可以与多个UDP服务通信，它虽然提供面向事务的简单不可靠信息传输服务,在网络差的情况下存在丢包严重的问题

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，也可以作为服务器端接收数据。

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

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)
})
server.bind(41234)

创建UDP客户端

var dgram = require('dgram')
var message = new Buffer('深入nodejs')
var client = dgram.createSocket("udp4")
client.send(message, 0, message.length, 41234, "localhost", function(err, bytes) {
    client.close()
})

api： socket.send(buf, offset, length, port, address, [callback])

upd套接字事件

1. message: 收到信息的时候触发该事件，携带数据为消息buffer和一个远程地址信息
2. listening: upd套接字来来时监听该事件
3. close: 调用close可以触发该事件。不在触发message事件。
4. error: 发生异常的时候触发该事件，不监听，异常之间抛出。

HTTP

curl -v http://127.0.0.1:1337 // tcp三次握手

GET / HTTP/1.1  // 客服端发送请求报文
User-Agent: curl/7.24.0(x86_64-apple-darwin12.0) libcurl/7.24.0 OpenSSL/0.9.8r zlib/1.2.5
Host: 127.0.0.1:1337
Accept: */* 

HTTP/1.1 200 OK // 服务端发送响应内容
Content-Type: text/plain
Date: Sat, 06 Apr 2013 08:01:44 GMT
Connection: keep-alive
Transfer-Encoding: chunked

hello world

基于请求响应式的，以一问一答的方式实现服务，虽然基于TCP会话，但是本身却并无会话的特点。
浏览器构造HTTP报文发向图片服务器端;然后，服务器端判断报文中的要请求的地址，将磁盘中的图片文件以报文的形式发送给浏览器;浏览器接收完图片后，调用渲染引警将其显示给用户。

http模块

Node的http模块包含对HTTP处理的封装。在Node中，HTTP服务继承自TCP服务器(net块 )，它能够与多个客户端保持连接，由于其采用事件驱动的形式，并不为每一个连接创建额外的线程或进程，保持很低的内存占用，所以能实现高并发
在开启keepalive后，一个TCP会话可以用于多次请求和响应。TCP服务以connection为单位进行服务，HTTP服务以request为单位进行服务。http模块即是将connection到request的过程进行了封装

http模块讲连接所用的套接字的读取抽象为ServerRequest和ServerResponse对象。分别对应请求和响应操作。在请求产生的过程中，http模块拿到连接中传来的数据，调用二进制模块http_parser进行解析，在解析完请求报文的报头之后，触发request时间，调用用户的业务逻辑。

function(req, res) {
    res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'})
    res.end('hello wrold\n')
}

HTTP请求

对于TCP连接的读操作，http模块将其封装为ServerRequest对象。让我们再次查看前面的请求报文，报文头部将会通过http_parser进行解析。请求报文的代码如下所示:

GET /HTTP 1.1
User-Agent: curl/7.24.0(x86 64-apple-darwin12.0)libcurl/7.24.0 0penssL/0.9.8r zlib/1.2.5
Host: 127.0.0.1:1337
Accept: */*

报文体部分抽象一个只读流对象，如果业务逻辑需要读取报文体中的数据，数据流结束后才能进行操作

function (req, res) {
    var buffers = []
    req.on('data', function(trunk) {
        buffers.push(trunk);
    }).on('end', function() {
        var buffer = Buffer.concat(buffers)
        res.end('Hello world')    
    })
}

HTTP请求对象和HTTP响应对象是相对较底层的封装，现行的Web框架如Connect和Express都是在这两个对象的基础上进行高层封装完成的。

HTTP 响应

再来看看HTTP响应对象。HTTP响应相对简单一些，它封装了对底层连接的写操作，可以将其看成一个可写的流对象。它影响响应报文头部信息的API为res.setHeader()和res.writeHead()。

res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'})

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/plain

只有调用writeHead后，报文才会写入到连接中，除此之外，http模块会自动帮你设置一些头信息

Date: Sat, 06 Apr 2013 08:01:44 GMT
Connection:keep-alive
Transfer-Encoding:chunked

报文体部分则是调用res.write()和res.end()方法实现，后者与前者的差别在于res.end()会先调用write()发送数据，然后发送信号告知服务器这次响应结束
响应结束后，HTTP服务器可能会将当前的连接用于下一个请求，或者关闭连接。值得注意的是，报头是在报文体发送前发送的，一旦开始了数据的发送，writeHead()和setHeader()将不再生效。
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。

HTTP服务的事件

HTTP服务也抽象了一些事件，提供给应用层使用。同样典型的是，服务器是一个EventEmitter实例

1. connect事件：在开始HTTP请求和响应前，客户端与服务器端需要建立底层的TCP连接，这个连接可能因为开启了keep-alive，可以在多次请求响应之间使用;当这个连接建立时，服务器触发一次connection事件。
2. request事件: 建立TCP连接后，http模块底层将在数据流中抽象出HTTP请求和HTTP响应,当请求数据发送到服务器端,在解析出HTTP请求头后,将会触发该事件;在res.end()后，TCP连接可能将用于下一次请求响应。
3. close事件: 与TCP服务器的行为一致，调用server.close()方法停止接受新的连接，当已有的连接都断开时，触发该事件;可以给server.close()传递一个回调函数来快速注册该事件。
4. checkContinue: 某些客户端在发送较大的数据时，并不会将数据直接发送，而是先发送一个头部带Expect:100-continue的请求到服务器，服务器将会触发checkContinue事件;如果没有为服务器监听这个事件，服务器将会自动响应客户端100Continue的状态码，表示接受数据上传;如果不接受数据的较多时，响应客户端400Bad Request拒绝客户端继续发送数据即可
5. connect事件:当客户端发起CONNECT请求时触发，而发起CONNECT请求通常在HTTP代理时出现;如果不监听该事件，发起该请求的连接将会关闭。
6. upgrade事件:当客户端要求升级连接的协议时，需要和服务器端协商，客户端会在请求头中带上Upgrade字段，服务器端会在接收到这样的请求时触发该事件。
7. clientError事件:连接的客户端触发error事件时，这个错误会传递到服务器端，此时触发该事件。

http客户端

node提供了基础的http和https模块用于http和https的封装

HTTP模块

在node中，http服务器继承自tcp服务器(net模块)，能够和多个客户端保持连接，采用事件驱动的方式。不会为每一个连接创建额外的线程或者进程。在开启keepalive之后，一个tcp会话可以用于多个请求和响应，tcp服务以connection为单位进行服务，http服务以request为单位进行服务。

http模块将连接所用到的套接字的读写过程抽象为serverrequest和serverresopnse对象，分别对应请求和响应操作，在请求产生的过程中，http模块拿到连接传来的数据，调用二进制http_parser进行解析。解析完报文之后，触发request事件。

HTTP请求

对于TCP连接的读操作http模块将其封装为ServerRequest对象。分解为这些属性: 1. req.method 2. req.url 3. req.httpVersion

HTTP响应

res.setHeader, 可以进行多次设置，只有调用res.writedHead之后，才会写入连接中
res.writeHeader

HTTP服务的事件

服务器是一个EventEmitter实例

1. connection事件: 在开始HTTP请求和响应之前，客户端和服务器需要建立底层的tcp连接。这个连接开启了keep-alive事件，可以在多个响应中使用，这个连接建立的时候，服务器触发一个connection事件
2. request事件: 建立tcp连接之后，http模块底层将在数据流中抽象出http请求和http响应，当请求数据发送到服务器端，在解析出http请求报文之后，会触发该事件，在res.end()事件之后，tcp可能会用于下一次响应。
3. checkContinue事件: 某些客户端在发送较大的数据之后，不会讲数据直接发送，发送continue(100)。服务器会触发checkCoutinue的事件，如果没有为服务器监听这个事件，服务器将会自动响应客户端100Continue的状态码，表示接受数据上传;如果不接受数据的较多时，响应客户端400Bad Request拒绝客户端继续发送数据即可。
4. connect事件: 当客户端发起connect请求的时触发，发起connect请求通常在HTTP代理时候出现，如果不见听这个事件，发起该请求的连接就会关闭。
5. upgrade事件: 当客户端要求升级连接协议的时候，需要和服务端协商。客户端才会在请求中带上upgrade字段
6. clientError事件: 连接的客户端会触发error事件，这个错误会传递到服务器端。

HTTP客户端

1. host: 服务器的域名和ip地址
2. hostname: 服务器名称
3. port: 服务器端口
4. localAddress: 建立网络连接的本地网卡
5. socketPath: Domain套接字连接路径
6. method: http请求方法
7. path: 请求路径,默认为/
8. header: 请求头对象
9. auth:basic认证，用于计算请求头中的Authorization部分

HTTP响应

HTTP客户端的响应对象和服务器端较为相似。

function(res) {
    res.setEncoding('utf-8')
    res.on('data', function(chunk) {
        console.log(chunk)
    })
}

http代理

在keepalive的情况下，一个底层会话可以用于多次请求，为了重用tcp连接，http模块包含了一个默认的客户端代理对象Http.globalAgent，对于服务器端的创建的连接进行了连接，实际上是一个线程池。

调用HTTP客户端同时对一个服务器发起10个HTTP请求uid时候，实际上是只有5个请求处于并发状态，后续的请求需要等待某个请求完成服务后真正发出。

http客户端事件

1. response
2. socket：当底层连接池中建立的连接分配给当前请求对象时，触发该事件。
3. connect：当客户端向服务器端发起CONNECT请求时，如果服务器端响应了200状态码，客户端将会触发该事件。
4. upgrade：客户端向服务器端发起Upgrade请求时，如果服务器端响应了101 SwitchingProtocols状态，客户端将会触发该事件。
5. continue：客户端向服务器端发起Expect:100-continue头信息，以试图发送较大数据量如果服务器端响应100 Continue状态，客户端将触发该事件。