一个新的跨 JavaScript 运行时的 Socket API！

ConardLi

发布于 2023-10-09 12:52:21

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大家好，我是 ConardLi。

今天和大家来一起聊一个即将推出的跨 JavaScript 运行时的 Socket API 。

什么是 TCP 套接字

TCP（传输控制协议）是互联网的基础网络协议。它是用于发出 HTTP 请求（在 HTTP/3 之前，使用 QUIC ）、通过 SMTP 发送电子邮件、使用数据库特定协议（如 MySQL ）和许多其他应用程序层协议查询数据库的底层协议。

TCP Scoket 是一种编程接口，代表两个都同意通过 TCP “通话”的应用程序之间的双向通信连接。一个应用程序启动与正在侦听入站 TCP 连接的另一个应用程序的出站 TCP 连接。通过协商三次握手建立连接，握手完成后就可以双向发送数据。

Scoket 是单个 TCP 连接的编程接口 - 它有一个可读和可写的数据 "流"，只要连接保持打开，应用程序就可以持续读写数据。

Socket 兼容性

对于 Workers，我们的目标是尽可能支持跨浏览器和非浏览器环境支持的标准 API，以便尽可能多的 NPM 包无需更改即可在 Workers 上运行，并且包作者不必编写特定于运行时的代码。

但对于 TCP Scoket，迄今为止，JavaScript 运行时还没有用于创建和使用 TCP 或 UDP Scoket 的标准 API。

Node.js 提供了 net 和 tls API，但这些 API 是在 10 多年前 Node.js 项目的早期设计的，并且仍然基于回调。使用起来太麻烦了，并且它们也不适合 Serverless 平台或 Web 浏览器的方式公开配置。

var server = net.createServer(); 

server.listen(9000, () => { 
  console.log('opened server on port: ', 9000); 
}); 

server.on("connection", (socket) => { 
  console.log("new client connection is made"); 
});

另外 Deno 也实现了一套不同的 API — Deno.connect。

const conn1 = await Deno.connect({ port: 80 });
const conn2 = await Deno.connect({ hostname: "192.0.2.1", port: 80 });
const conn3 = await Deno.connect({ hostname: "[2001:db8::1]", port: 80 });
const conn4 = await Deno.connect({ hostname: "golang.org", port: 80, transport: "tcp" });

尽管 WICG 提案确实也是存在的，但 Web 浏览器不提供原始 TCP 套接字 API ，并且它与 Node.js 和 Deno 也都不同。

connect() — 一个通用的 Socket API

基于这样的背景，Cloudflare 和 Vercel 的工程师发布了一套通用的 Socket API 规范：

Sockets API 的草案规范定义了以下 API：

dictionary SocketAddress {
  DOMString hostname;
  unsigned short port;
};

typedef (DOMString or SocketAddress) AnySocketAddress;

enum SecureTransportKind { "off", "on", "starttls" };

[Exposed=*]
dictionary SocketOptions {
  SecureTransportKind secureTransport = "off";
  boolean allowHalfOpen = false;
};

[Exposed=*]
interface Connect {
  Socket connect(AnySocketAddress address, optional SocketOptions opts);
};

interface Socket {
  readonly attribute ReadableStream readable;
  readonly attribute WritableStream writable;

  readonly attribute Promise<undefined> closed;
  Promise<undefined> close();

  Socket startTls();
};

提案的 API 是基于 Promise 的，并尽可能的复用了现有的标准。例如 ReadableStream 和 WritableStream 用于 socket 的读写端。这使得我们可以很轻松地将数据从 TCP Socket 传输到接受 ReadableStream 作为输入的任何其他库或现有代码，或者通过 WritableStream 写入 TCP Socket。

API 的入口点是 connect() 函数，它接受一个包含主机名和端口（以冒号分隔）的字符串，或者一个具有离散主机名和端口字段的对象。它返回一个代表套接字连接的 Socket 对象。该对象的实例公开用于处理连接的属性和方法。

通过调用 Socket 对象上的 startTls() 方法，我们可以在纯文本或 TLS 模式下建立连接，也可以在特殊的 "starttls" 模式下建立连接，该模式允许 Socket 在进行一段时间的纯文本数据传输后轻松升级为 TLS。一旦 Socket 升级为使用 TLS，就无需创建新的 Socket ，也无需转而使用一套单独的应用程序接口。

下面是个简单的例子：

import { connect } from "@arrowood.dev/socket"

const options = { secureTransport: "starttls" };
const socket = connect("address:port", options);
const secureSocket = socket.startTls();

// The socket is immediately writable
// Relies on web standard WritableStream
const writer = secureSocket.writable.getWriter();
const encoder = new TextEncoder();
const encoded = encoder.encode("hello");
await writer.write(encoded);

下面是使用 node:net 和 node:tls API 的等效代码：

import tls from 'node:tls'

const socket = new net.Socket(HOST, PORT);
socket.once('connect', () => {
  const options = { socket };
  const secureSocket = tls.connect(options, () => {
    // The socket can only be written to once the
    // connection is established.
    // Polymorphic API, uses Node.js streams
    secureSocket.write('hello');
  }
})

在库中使用 `connect()` 的 `Node.js` 实现

为了让开源库维护者更容易采用 connect() API，目前在 Node.js 中也发布了 connect() 的实现，这样我们可以让库在不同的 JavaScript 运行时工作，而无需维护任何特定于运行时的代码。

npm install --save @arrowood.dev/socket

import { connect } from "@arrowood.dev/socket"

目前 Wintercg/proposal-sockets-api 将作为规范草案进行发布，再经过一段时间的反馈，这个 API 将在不久的将来成为 Node.js 的内置 API 。

最后

参考：

https://github.com/Ethan-Arrowood/socket
https://github.com/WICG/direct-sockets/blob/main/docs/explainer.md
https://blog.cloudflare.com/workers-tcp-socket-api-connect-databases/

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原始发表：2023-10-08，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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