Rust在Linux中的网络编程指南

以下是Rust在Linux中进行网络编程的指南，涵盖基础协议和异步编程：

一、标准库基础网络编程

1. TCP通信

服务器端
使用std::net::TcpListener监听端口，通过incoming()处理客户端连接，示例代码：

use std::io::{Read, Write};
use std::net::{TcpListener, TcpStream};

fn handle_client(mut stream: TcpStream) {
    let mut buffer = [0; 1024];
    match stream.read(&mut buffer) {
        Ok(size) => {
            if size == 0 { return; } // 客户端断开
            stream.write_all(&buffer[..size]).unwrap(); // 回显数据
        }
        Err(e) => eprintln!("读取错误: {}", e),
    }
}

fn main() -> std::io::Result<()> {
    let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:7878")?;
    for stream in listener.incoming() {
        match stream {
            Ok(stream) => handle_client(stream),
            Err(e) => eprintln!("连接错误: {}", e),
        }
    }
    Ok(())
}

客户端
使用TcpStream连接服务器并发送数据：

use std::io::Write;
use std::net::TcpStream;

fn main() -> std::io::Result<()> {
    let mut stream = TcpStream::connect("127.0.0.1:7878")?;
    stream.write_all(b"Hello, server!")?;
    Ok(())
}

2. UDP通信

服务器端
通过UdpSocket接收数据报并回显：

use std::net::UdpSocket;

fn main() -> std::io::Result<()> {
    let socket = UdpSocket::bind("127.0.0.1:8080")?;
    let mut buffer = [0; 1024];
    loop {
        let (size, src) = socket.recv_from(&mut buffer)?;
        socket.send_to(&buffer[..size], &src)?;
    }
}

客户端
发送数据报到服务器：

use std::net::UdpSocket;

fn main() -> std::io::Result<()> {
    let socket = UdpSocket::bind("0.0.0.0:0")?;
    socket.send_to(b"Hello, UDP!", "127.0.0.1:8080")?;
    Ok(())
}

二、异步网络编程（高性能场景）

使用tokio库实现异步I/O，支持高并发连接：

1. 异步TCP服务器

use tokio::net::{TcpListener, TcpStream};
use tokio::io::{AsyncReadExt, AsyncWriteExt};
#[tokio::main]
async fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:7878").await?;
    loop {
        let (mut socket, _) = listener.accept().await?;
        tokio::spawn(async move {
            let mut buffer = [0; 1024];
            match socket.read(&mut buffer).await {
                Ok(size) => {
                    if size == 0 { return; }
                    socket.write_all(&buffer[..size]).await.unwrap();
                }
                Err(e) => eprintln!("异步读取错误: {}", e),
            }
        });
    }
}

2. 异步UDP示例

结合tokio::net::UdpSocket实现非阻塞通信（需配置mio事件循环）。

三、第三方库扩展

HTTP服务：使用hyper库快速构建HTTP服务器，支持异步请求处理。
底层网络操作：mio库提供对epoll/kqueue的封装，适合需要精细控制事件的场景。
eBPF编程：通过aya框架实现内核级网络数据处理，适用于高性能过滤或监控。

四、关键注意事项

错误处理：始终检查Result类型，避免忽略错误导致程序崩溃。
性能优化：
- 为TCP/UDP缓冲区预分配合适大小（如1024字节）。
- 异步场景中使用连接池或对象池减少内存分配开销。
安全性：
- 验证客户端输入数据，防止恶意代码注入。
- 对敏感数据使用加密传输（如TLS/SSL）。

五、参考资源

官方文档：Rust标准库网络模块
异步编程指南：Tokio官方教程
实战案例：Rust网络编程示例库