Linux下Rust网络编程入门指南

Linux下Rust网络编程入门指南

一环境准备与项目初始化

安装 Rust 工具链（Linux）：执行命令：curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh，安装完成后按提示将 Rust 加入 PATH。
创建项目：cargo new rust_network_demo && cd rust_network_demo。
运行与调试：cargo run 构建并运行；开发阶段可使用 cargo check 快速语法检查。

二阻塞式 TCP 编程 std::net

适用场景：学习、原型、连接并发不高的服务。
核心类型：TcpListener、TcpStream，以及地址类型如 IpAddr / SocketAddr。
示例（回显服务器与客户端，端口 7878）：

// 服务器端 src/main.rs
use std::io::{Read, Write};
use std::net::{TcpListener, TcpStream};

fn handle_client(mut stream: TcpStream) {
    let mut buf = [0; 1024];
    loop {
        match stream.read(&mut buf) {
            Ok(0) => break, // 对端关闭
            Ok(n) => {
                if let Err(e) = stream.write_all(&buf[..n]) {
                    eprintln!("write error: {}", e);
                    break;
                }
            }
            Err(e) => {
                eprintln!("read error: {}", e);
                break;
            }
        }
    }
}

fn main() -> std::io::Result<()> {
    let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:7878")?;
    println!("Server listening on 127.0.0.1:7878");
    for stream in listener.incoming() {
        match stream {
            Ok(stream) => std::thread::spawn(|| handle_client(stream)),
            Err(e) => eprintln!("accept error: {}", e),
        }
    }
    Ok(())
}

// 客户端 src/bin/client.rs
use std::io::{Read, 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, Rust TCP\n")?;
    let mut buf = [0; 1024];
    let n = stream.read(&mut buf)?;
    println!("Received: {}", String::from_utf8_lossy(&buf[..n]));
    Ok(())
}

运行步骤：在终端 A 运行 cargo run；在终端 B 运行 cargo run --bin client。
测试工具：也可用 nc 127.0.0.1 7878 或 telnet 127.0.0.1 7878 进行交互测试。

三异步 TCP 编程 Tokio

适用场景：高并发、I/O 密集的网络服务。
依赖配置（Cargo.toml）：

[dependencies]
tokio = { version = "1", features = ["full"] }

示例（异步回显服务器，端口 7878）：

// src/main.rs
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?;
    println!("Async server listening on 127.0.0.1:7878");

    loop {
        let (mut socket, addr) = listener.accept().await?;
        println!("Accepted connection from {:?}", addr);

        tokio::spawn(async move {
            let mut buf = [0; 1024];
            loop {
                let n = match socket.read(&mut buf).await {
                    Ok(0) => return, // 对端关闭
                    Ok(n) => n,
                    Err(e) => {
                        eprintln!("read error: {}", e);
                        return;
                    }
                };
                if let Err(e) = socket.write_all(&buf[..n]).await {
                    eprintln!("write error: {}", e);
                    return;
                }
            }
        });
    }
}

运行与测试：终端 A 运行 cargo run；终端 B 使用 nc/telnet 或编写对应的异步客户端进行连接测试。

四关键要点与常见问题

选择同步还是异步
- 同步（std::net）：实现简单，适合学习与原型；并发连接多时每个连接占用一个线程，资源消耗较大。
- 异步（Tokio）：基于事件循环与任务调度，少量线程即可支撑大量并发连接，是高性能网络服务的首选。
地址与协议族
- 学习阶段常用 127.0.0.1（仅本机访问）；对外服务应绑定 0.0.0.0（所有地址）或指定网卡 IP，并确保防火墙放行对应端口。
粘包与消息帧
- TCP 是字节流，应用层需自行界定消息边界；常见做法有：基于分隔符（如 \n）、基于长度前缀（先发送 N 字节长度再发送负载）。
常见错误与排查
- 端口被占用：更换端口或释放占用进程；
- 连接被拒绝：检查服务是否监听、IP/端口是否正确、防火墙策略；
- 对端提前关闭：读取返回 0 即表示对端关闭，应优雅退出读写循环。

五下一步学习路径与生态

HTTP 服务与客户端
- 使用 Hyper 构建高性能 HTTP/1 与 HTTP/2 服务与客户端；适合 RESTful API、反向代理等。
Web 框架
- Actix-Web（高性能、Actor 模型）、Warp（基于过滤器链、集成 WebSocket）、Tide（轻量易用）。
实时通信
- tokio-tungstenite 实现 WebSocket，适合聊天、实时推送等场景。
安全与传输
- tokio-rustls / native-tls 为 TCP 增加 TLS；Quinn 实现 QUIC/HTTP/3，适合低延迟与高并发传输。

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