golang源码解读之 net.Dial

1、调用例子

conn, err := net.Dial("tcp", "google.com:80")
if err != nil {// handle error
}
fmt.Fprintf(conn, "GET / HTTP/1.0\r\n\r\n")
status, err := bufio.NewReader(conn).ReadString('\n')
// ...

源码dial.go文件中没有实际发起连接，主要是对一些参数进行预处理，比如：解析网络类型、从addr解析ip地址，而实际发起连接的函数在tcpsock_posix.go、udpsock_posix.go。
2、net.Dial的源码解读

// net.Dial函数解读
//  实际是对Dialer.Dial的一个封装， 封装后，可以直接调用Dial拨号，而不需要再去定义一个Dialer结构体对象，利用对象拨号，省去了定义结构体对象,封装时用的同名方法，便于记忆
func Dial(network, address string) (Conn, error) {var d Dialer      // 定义了一个 Dialer结构体对象，使用该对象的Dial方法去拨号，所以net.Dial 实际是对Dialer.Dial的一个封装return d.Dial(network, address)
}

3、Dialer.DialContext 解读
d.DialContext()可以传入一个context，如果context的生命周期在connect完成之前结束，那么会立即返回错误。如果context在连接建立完成之后结束，则不会影响连接。另外如果addr是一组ip地址的话，会把当前剩下的所有时间均分到每个ip上去尝试连接。只要有一个成功，就会立即返回成功的连接并取消其他尝试

// Dialer.DialContext 解读
// DialContext是结构体Dialer对象的原始拨号方法，入参三个(ctx上下文用于设置拨号对象的上下文截止时间、)
// DialContext使用提供的上下文连接到指定网络上的地址， 上下文必须非0且不能过期
// 主机的每个ip链接时间 是timeout/n，n是多少个ip，
func (d *Dialer) DialContext(ctx context.Context, network, address string) (Conn, error) {// 1、首先判断参数，上下文为空报错if ctx == nil {panic("nil context")}// 2、获取dialer和上下文的最早的deadline, (ctx上下文用于设置拨号对象的上下文截止时间、time.now()用于计算设置timeout字段时候的截止时间)deadline := d.deadline(ctx, time.Now())if !deadline.IsZero() {// 当计算出了截止时间：如果上下文没有截止时间、或者最终截止时间早于上下文截止时间if d, ok := ctx.Deadline(); !ok || deadline.Before(d) {// 就将最终截止时间 设置成 上下文的截止时间处理， 还会返回一个cancel函数,在最后调用subCtx, cancel := context.WithDeadline(ctx, deadline)defer cancel()// 构建上下文：返参 subCtx就是父上下文的一个副本，现在赋值回去ctx = subCtx}}// 3、拨号对象 调用取消通道读值，如果有取消值if oldCancel := d.Cancel; oldCancel != nil {// 就对上下文取消操作：WithCancel 返回具有新cancel通道的父级的副本subCtx, cancel := context.WithCancel(ctx)defer cancel()   // 一旦在此上下文中运行的操作完成，就调用cancel// 开启协程判断 拨号对象的取消通道读值，和上下文完成的工作应取消时，Done返回一个关闭的通道读值，任何一个先完成，都会进行取消操作go func() {select {case <-oldCancel:cancel()case <-subCtx.Done():}}()// 将副本 赋值给 父上下文ctx = subCtx}// 4、在解析期间对nettrace（如果有的话）进行阴影处理，这样就不会为DNS查找触发连接事件// 调用  import "internal/nettrace",TraceKey{}是一个上下文得键key， 关联值应该是*Trace结构， 取出值后类型断言成*nettrace.Trace类型resolveCtx := ctxif trace, _ := ctx.Value(nettrace.TraceKey{}).(*nettrace.Trace); trace != nil {shadow := *trace// 设置在拨号之前之后都不调用该上下文的值shadow.ConnectStart = nilshadow.ConnectDone = nil// 返回父级的副本，提供的键必须可比较、用户需要自己定义类型resolveCtx = context.WithValue(resolveCtx, nettrace.TraceKey{}, &shadow)}// 5、 设置解析器, 并根据解析器返回地址列表，// d.resolver()方法：如果设置了解析器就返回，没设置就返回默认解析器// resolveAddrList() 方法： 调用parseNetwork解析出string的网络协议,根据不同网络类型分别调用ResolveUnixAddr，和internetAddrList方法解析出地址(文字IP地址或DNS名称).addrs, err := d.resolver().resolveAddrList(resolveCtx, "dial", network, address, d.LocalAddr)if err != nil {return nil, &OpError{Op: "dial", Net: network, Source: nil, Addr: nil, Err: err}}// 6、定义一个带有配置的 系统拨号对象(配置由参数传递)sd := &sysDialer{Dialer:  *d,network: network,address: address,}var primaries, fallbacks addrList// 7、如果tcp拨号对象有设置 快速回退等待时长，则将地址列表分为两类（每个地址有一个布尔标签。第一个地址和任何具有匹配标签的地址将作为主地址返回，而具有相反标签的地址将作为回退返回）// dualStack()是d.FallbackDelay >= 0时的封装， 返回bool， FallbackDelay是快速回退等待的时间长if d.dualStack() && network == "tcp" {primaries, fallbacks = addrs.partition(isIPv4)     // 两类地址} else {// 如果没有设置，则直接将地址列表传给自定义primaries初选变量primaries = addrs}var c Conn// 8、如果 回退地址有值，传入回退地址表然后使用系统拨号对象开始拨号： dialParallel(),与dialSerial的两个副本进行竞争，返回第一个建立的连接并关闭其他连接if len(fallbacks) > 0 {c, err = sd.dialParallel(ctx, primaries, fallbacks)} else {// 9、否则如果没有设置，dialSerial()方法 按顺序连接到地址列表，返回第一个成功连接或第一个错误c, err = sd.dialSerial(ctx, primaries)}if err != nil {return nil, err}// 10、Conn转TCPConn，如果拨号且处于连接状态：调用setKeepAlive()将 包装网络调用、标记网络文件描述符参数可访问、得到一个新的系统错误if tc, ok := c.(*TCPConn); ok && d.KeepAlive >= 0 {// tc.fd，连接里的唯一字段：网络文件描述符结构体setKeepAlive(tc.fd, true)// setKeepAlive() 是SetsockoptInt(用int参数包装setsockopt网络调用)、KeepAlive将其参数fd 标记为当前可访问、//  wrapSyscallError（接受一个错误和一个syscall名称，返回一个新的SyscallError，其中包含给定的系统调用名和错误详细信息）// 将连接时长传给ka， 如果没设置则默认值15ska := d.KeepAliveif d.KeepAlive == 0 {ka = defaultTCPKeepAlive}// 根据 网络文件描述符 设置保持连接时间setKeepAlivePeriod(tc.fd, ka)// 测试testHookSetKeepAlive(ka)}return c, nil
}

DialContext最终调用的是dialParallel和dialSerial,先看dialParallel，该函数将v4地址和v6地址分开，先尝试v4地址组，在dialer.fallbackDelay 时间后开始尝试v6地址组，每一组都是调用dialSerial(),让两组竞争：

4、dialParallel()源码解读

// dialParallel 竞赛dialSerial的两个副本，给第一个先机。它返回第一个建立的连接并关闭其他连接。 否则，它将从第一个主地址返回一个错误。
func (sd *sysDialer) dialParallel(ctx context.Context, primaries, fallbacks addrList) (Conn, error) {// 如果回退地址为空，还是调用dialSerial()按顺序连接地址if len(fallbacks) == 0 {return sd.dialSerial(ctx, primaries)}returned := make(chan struct{})defer close(returned)// 拨号结果对象type dialResult struct {Connerrorprimary booldone    bool}results := make(chan dialResult) // unbuffered// 跟踪处理函数，根据传入的primary决定使用哪个地址拨号// ras： remote addressesstartRacer := func(ctx context.Context, primary bool) {ras := primariesif !primary {ras = fallbacks}// 无论哪列地址，都调用按顺序拨号，写入结果通道c, err := sd.dialSerial(ctx, ras)select {case results <- dialResult{Conn: c, error: err, primary: primary, done: true}:case <-returned:// 当返回通道能读出数据，且有连接对象返回，关闭连接if c != nil {c.Close()}}}var primary, fallback dialResult// Start the main racer.// 使用传入的上下文 新建一个具有新完成通道的父级(ctx)的副本primaryCtx, primaryCancel := context.WithCancel(ctx)defer primaryCancel()// 协程,调用处理函数，根据具有取消通道的上下文，此时primary为真，则不使用会提add，使用第一个addgo startRacer(primaryCtx, true)// 启动计时器，回退时间为周期，使用完成后defer关闭这个计时器fallbackTimer := time.NewTimer(sd.fallbackDelay())defer fallbackTimer.Stop()for {select {// ipv6延迟时间到，开始尝试ipv6地址组case <-fallbackTimer.C:fallbackCtx, fallbackCancel := context.WithCancel(ctx)defer fallbackCancel()go startRacer(fallbackCtx, false)// 当至少有一组已经建立连接，此时会写出数据case res := <-results:if res.error == nil {return res.Conn, nil}if res.primary {primary = res} else {fallback = res}// 但是如果同时建立了连接，就需要抛弃并返回if primary.done && fallback.done {return nil, primary.error}if res.primary && fallbackTimer.Stop() {//如果我们能够停止计时器，这意味着它正在运行（尚未启动回退），但是我们在主路径上遇到了一个错误，所以立即启动回退fallbackTimer.Reset(0)}}}
}

5、sd.dialSerial源码解读

// 按顺序连接到地址列表，返回第一个成功连接或第一个错误
func (sd *sysDialer) dialSerial(ctx context.Context, ras addrList) (Conn, error) {var firstErr error // 链接的第一个错误// 遍历 地址for i, ra := range ras {// 检测上下文是否取消,取消则返回select {case <-ctx.Done():return nil, &OpError{Op: "dial", Net: sd.network, Source: sd.LocalAddr, Addr: ra, Err: mapErr(ctx.Err())}default:}// 上下文截止时间处理dialCtx := ctx// 前 i 个IP地址的连接失败，然后将剩下的时间均分到剩余的IP地址if deadline, hasDeadline := ctx.Deadline(); hasDeadline {// 取出上下文的deadline, 当多个地址挂起时，partialDeadline()根据当前时间、截止时间、剩余地址数 返回用于单个地址的截止日期partialDeadline, err := partialDeadline(time.Now(), deadline, len(ras)-i)if err != nil {// Ran out of time.if firstErr == nil {firstErr = &OpError{Op: "dial", Net: sd.network, Source: sd.LocalAddr, Addr: ra, Err: err}}break}// 如果取出单个地址截止时间早于 求得的截止时间， 则将单个地址取得的截止时间设置成 新的上下文的截止时间if partialDeadline.Before(deadline) {var cancel context.CancelFuncdialCtx, cancel = context.WithDeadline(ctx, partialDeadline)defer cancel()}}// 使用新截止时间的上下文和 地址，建立单个连接，并返回c, err := sd.dialSingle(dialCtx, ra)if err == nil {return c, nil}if firstErr == nil {firstErr = err}}if firstErr == nil {firstErr = &OpError{Op: "dial", Net: sd.network, Source: nil, Addr: nil, Err: errMissingAddress}}return nil, firstErr
}

6、处理deadlien 的方法 partialDeadline源码

// 返回在多个地址挂起时用于单个地址的截止日期
// 使用 : partialDeadline(time.Now(), deadline, len(ras)-i)
func partialDeadline(now, deadline time.Time, addrsRemaining int) (time.Time, error) {// 如果时间是0，则返回if deadline.IsZero() {return deadline, nil}// 和当前时间的间距， 需要大于当前时间timeRemaining := deadline.Sub(now)if timeRemaining <= 0 {return time.Time{}, errTimeout}// timeout 为每个 剩余地址分配相等的时间timeout := timeRemaining / time.Duration(addrsRemaining)// 如果每个地址的时间太短，则从列表的末尾窃取const saneMinimum = 2 * time.Secondif timeout < saneMinimum {if timeRemaining < saneMinimum {timeout = timeRemaining  // 时间太短， 每个地址的截止时间为 剩余的时间} else {timeout = saneMinimum    // 否则，就是最短时间2s}}// 截止时间就是计算出的 此时+timeoutreturn now.Add(timeout), nil
}

7、上下文context设置截止时间的方法 WithDeadline

// 如果父上下文的截止时间小于d， 则此时还是等于父上下文
func WithDeadline(parent Context, d time.Time) (Context, CancelFunc) {if parent == nil {panic("cannot create context from nil parent")}if cur, ok := parent.Deadline(); ok && cur.Before(d) {// The current deadline is already sooner than the new one.return WithCancel(parent)}c := &timerCtx{cancelCtx: newCancelCtx(parent),deadline:  d,}propagateCancel(parent, c)dur := time.Until(d)if dur <= 0 {c.cancel(true, DeadlineExceeded) // deadline has already passedreturn c, func() { c.cancel(false, Canceled) }}c.mu.Lock()defer c.mu.Unlock()if c.err == nil {c.timer = time.AfterFunc(dur, func() {c.cancel(true, DeadlineExceeded)})}return c, func() { c.cancel(true, Canceled) }
}

8、上下文context 结构体源码解读

// 上下文包含截止日期、取消信号和其他值
// 多个goroutine可以同时调用Context的方法
type Context interface {// 返回代表此上下文完成的工作应取消的时间,没有设置返回falseDeadline() (deadline time.Time, ok bool)// 当代表此上下文完成的工作应取消时，Done返回一个关闭的通道。// 如果无法取消此上下文，则Done可能返回nil。// cancel函数返回后，Done通道的关闭可能会异步进行// WithCancel安排在调用cancel时关闭Done// WithTimeout安排在超时结束时关闭DoneDone() <-chan struct{}// 关闭了Done，Err将返回一个非nil错误Err() error// 仅对传输进程和API边界的请求范围的数据使用上下文值，而不是将可选参数传递给函数// 希望在上下文中存储值的函数通常在全局变量中分配一个键，然后将该键用作context.with值和Context.Value.// 客户端使用user.NewContext以及user.FromContext，NewContext返回一个携带值u的新上下文,// 其实是return context.WithValue(ctx, userKey, u)函数的封装； FromContext返回存储在ctx中的用户值，其实是u, ok := ctx.Value(userKey).(*User) 的封装Value(key interface{}) interface{}
}type CancelFunc func()

9、其中的拨号对象 Dialer 解读

// 拨号对象解读
// 包含一些连接的选项，零值代表不带该选项
type Dialer struct {// 是拨号将等待的最大时间量// 如果没有设置，则使用操作系统的较早超时，tcp是3min左右Timeout time.Duration// 截止日期 是拨号失败的绝对时间点Deadline time.Time// 拨号时使用的本地地址，为0是自动选择本地地址// 真正dial时的本地地址，兼容各种类型(TCP、UDP...),如果为nil，则系统自动选择一个地址LocalAddr Addr       // Addr网络端点地址，是接口// 以前支持rfc6555快速回退支持，也被称为“快乐眼球”，如果IPv6被错误配置和挂起，IPv4将很快被尝试// 双协议栈，即是否同时支持ipv4和ipv6.当network值为tcp时，dial函数会向host主机的v4和v6地址都发起连接// 已弃用：默认情况下启用快速回退DualStack bool// 当DualStack为真，ipv6会延后于ipv4发起，此字段即为延迟时间，默认为300msFallbackDelay time.Duration// 指定活动网络连接的keep-alive探测之间的间隔,如果协议和操作系统支持，那默认15sKeepAlive time.Duration// 解析器Resolver *Resolver// 可选通道，其关闭指示应取消拨号// 这个取消不推荐使用，改用了DialContextCancel <-chan struct{}// 如果有传这个控制函数，创建网络连接后但在实际拨号之前调用它，传递给控制方法的网络和地址参数不一定是传递给拨号的参数。Control func(network, address string, c syscall.RawConn) error
}

10、拨号对象设置截止日期的方法 (d *Dialer) deadline

// 拨号对象设置 截止日期的方法
// 截止日期返回以下最早日期：now+Timeout、d.Deadline、上下文的deadline, 如果没有设置则是0
func (d *Dialer) deadline(ctx context.Context, now time.Time) (earliest time.Time) {// 1、如果有设置超时，则将设置的超时传给最早结束时间if d.Timeout != 0 { // including negative, for historical reasonsearliest = now.Add(d.Timeout)}// 2、如果获取到上下文的截止时间，则取两者最早的哪个时间if d, ok := ctx.Deadline(); ok {earliest = minNonzeroTime(earliest, d)}// 3、最后对比结构体对象的字段；如果设置了字段-截止时间，则取截止时间和上述的对比结果时间return minNonzeroTime(earliest, d.Deadline)
}

11、自己在包内定义最早时间对比方法

func minNonzeroTime(a, b time.Time) time.Time {// 如果有一方时间未设置，则舍弃if a.IsZero() {return b}// 调用time.Before运算():该方法主要是在不同条件时，对入参时间的的s数对比，或者ns数对比if b.IsZero() || a.Before(b) {return a}return b
}

目前，dial.go源码解读相关就是这些。源码也是调用了内置库的一些其他的处理函数，考虑到很多情况的判断，比如参数的是否零值、不同传值需要调用的处理函数。
总之，dial只是做了一些预设置，并且返回了一个连接对象。
在网络network上连接地址address，并返回一个Conn接口。可用的网络类型有：
“tcp”、“tcp4”、“tcp6”、“udp”、“udp4”、“udp6”、“ip”、“ip4”、“ip6”、“unix”、“unixgram”、“unixpacket”
对TCP和UDP网络，地址格式是host:port或[host]:port，参见函数JoinHostPort和SplitHostPort。

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