GoでWebサーバーをゼロから構築する

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GoでWebサーバーを記述するいくつかの方法

I. WebサーバーとHTTPサーバーの違い

HTTPサーバーとは、その名前が示すように、HTTPプロトコルをサポートするサーバーです。一方、Webサーバーは、HTTPプロトコルをサポートすることに加えて、他のネットワークプロトコルもサポートする場合があります。この記事では、Golangの公式パッケージを使用してWebサーバーを作成するいくつかの一般的な方法を紹介することに焦点を当てます。

II. 最もシンプルなHTTPサーバー

これは、Webサーバーを実装する最も簡単な方法です。以下にサンプルコードを示します。

package main

import (
	"fmt"
	"log"
	"net/http"
)

func myHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	fmt.Fprintf(w, "Hello there!\n")
}

func main() {
	http.HandleFunc("/", myHandler) // アクセスルートを設定
	log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", nil))
}

このプログラムを開始した後、別のターミナルを開いてコマンド curl localhost:8080 を入力するか、ブラウザで直接 localhost:8080 を開くと、出力結果 Hello there! が表示されます。

ListenAndServe 関数の機能は、接続をリッスンして処理することです。その内部処理方法は、接続ごとにgoroutineを開始して処理することです。ただし、これは理想的な処理方法ではありません。オペレーティングシステムを学んだことがある人は、プロセスまたはスレッドの切り替えのコストが非常に大きいことを知っています。goroutineはユーザーレベルの軽量スレッドであり、それらを切り替えてもユーザーモードとカーネルモードの切り替えは発生しませんが、goroutineの数が多い場合、切り替えのコストは無視できません。より良い方法はgoroutineプールを使用することですが、この記事では今のところ詳しく説明しません。

III. Handlerインターフェースの使用

前の方法では、スケーラビリティが低くなります。たとえば、サーバーのタイムアウトを設定することはできません。このとき、カスタムサーバーを使用できます。

Server 構造体は次のように定義されます。

type Server struct {
	Addr         string        // リッスンするTCPアドレス
	Handler      Handler       // 呼び出すハンドラー
	ReadTimeout  time.Duration // リクエストの読み取りがタイムアウトするまでの最大期間
	WriteTimeout time.Duration // レスポンスの書き込みがタイムアウトするまでの最大期間
	TLSConfig    *tls.Config
	// ...
}

Handler はインターフェースであり、次のように定義されます。

type Handler interface {
	ServeHTTP(ResponseWriter, *Request)
}

したがって、Handler インターフェースの ServeHTTP メソッドを実装する限り、サーバーをカスタマイズできます。サンプルコードは次のとおりです。

package main

import (
	"log"
	"net/http"
	"time"
)

type myHandler struct{}

func (this myHandler) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	// 特定の処理ロジック
}

func main() {
	server := http.Server{
		Addr:         ":8080",
		Handler:      &myHandler{},
		ReadTimeout:  3 * time.Second,
		// ...
	}
	log.Fatal(server.ListenAndServe())
}

IV. connを直接処理する

場合によっては、より基本的なレベルで接続を処理する必要がある場合があります。このとき、net パッケージを使用できます。サーバー側のコードは、次のように簡単に実装されます。

package main

import (
	"log"
	"net"
)

func handleConn(conn net.Conn) {
	// 接続を処理するための特定のロジック
}

func main() {
	listener, err := net.Listen("tcp", ":8080")
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	for {
		conn, err := listener.Accept()
		if err != nil {
			// エラーを処理します
		}
		go handleConn(conn)
	}
}

例を簡単にするために、ここでは接続ごとにgoroutineを開始して処理します。実際の使用では、通常、goroutineプールを使用する方が良い選択です。クライアントへのリターン情報については、それを conn に書き込むだけです。

V. プロキシ

前のセクションでは、Webサーバーを実装するいくつかの方法を紹介しました。次に、HTTPプロキシを簡単に実装しましょう。Golangでプロキシを作成するのは非常に簡単です。接続を転送するだけです。

package main

import (
	"io"
	"log"
	"net"
)

func handleConn(from net.Conn) {
	to, err := net.Dial("tcp", ":8001") // ターゲットサーバーとの接続を確立します
	if err != nil {
		// エラーを処理します
	}

	done := make(chan struct{})

	go func() {
		defer from.Close()
		defer to.Close()
		io.Copy(from, to)
		close(done)
	}()
	go func() {
		defer from.Close()
		defer to.Close()
		io.Copy(to, from)
		close(done)
	}()

	<-done
	<-done
}

func main() {
	listener, err := net.Listen("tcp", ":8080")
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	for {
		conn, err := listener.Accept()
		if err != nil {
			// エラーを処理します
		}
		go handleConn(conn)
	}
}

プロキシを少し強化することで、より多くの機能を実装できます。

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