FTP的主动传输和被动传输以及实现FTPClient连接池-meethigher

一、概述

FTP（File Transfer Protocol）是一种基于TCP实现的用于在计算机之间传输文件的可靠协议，它屏蔽了各种计算机系统的细节，适用于在异构环境中，进行数据传输。它允许用户从一个计算机（FTP客户端）向另一个计算机（FTP服务器）发送文件或从服务器获取文件。

另有一种基于UDP实现的TFPT协议，使用该协议想要保证可靠性，就需要开发者手动编码实现可靠逻辑。

二、基本原理

FTP的主要功能是减少或者消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性。

它使用客户端-服务器（C/S）模型，一个FTP服务器可同时为多个客户端提供服务。

客户端是文件传输的发起者，而服务器是存储文件并响应客户端请求的计算机。

FTP的服务器进程由两大部分组成

• 一个主进程：负责接受新的请求，动态创建副进程
• 多个副进程：负责处理单个请求

2.1 主进程

主进程即FTP服务启动后，一直占用的那个进程。它只有在FTP服务关闭后，才会销毁。

服务器主进程的工作内容如下

1. 监听连接：监听客户端发起的控制连接请求
2. 创建副进程：当监听到客户端建立的控制连接后，便动态创建副进程专门处理该客户端的请求，副进程在运行期间根据需要还可能创建其他子进程。当控制连接关闭后，相应副进程也自动销毁

主进程本质上，就像一个只负责管理的资本家。有了工作任务后，就下发给打工人。

2.2 副进程与两种连接

副进程主要包含控制进程和数据传输进程，其中分别维护了两种连接

• TCP控制连接：默认端口为21，用于收发命令。可以通过listen_port=66修改端口
• TCP数据传输连接：主动模式下默认端口为20，被动模式下服务端随机开个端口，用于上传、下载数据

TCP控制连接在整个会话期间，一直保持打开的状态，当会话关闭，才会释放。

FTP客户端第一次发出请求后，就会建立控制连接，但是控制连接并不会传输文件，实际上用来传输文件的是TCP数据传输连接

使用两个独立连接的好处是让协议变得更容易实现，且在传输文件时，还可以通过控制连接对数据传输连接进行控制。

2.3 两种数据传输模式

FTP的数据传输有两种模式，这两种模式都是从服务端的角度出发的。

• 被动模式：服务端被动接收TCP数据传输连接
• 主动模式：服务端主动发起TCP数据传输连接

以下通过RETR命令，来记录两种模式的区别。

RETR表示客户端从服务端下载数据

2.2.1 被动模式

通过我封装的ftp-client-pool-root，实现RETR命令，日志与TCP连接如下

综上分析，可知被动模式连接过程

1. 客户端向服务端发起TCP控制连接，并告诉服务端启用被动模式
2. 服务端随机开启数据传输端口，并告诉客户端连接地址。其中**(10,0,0,10,252,169)表示连接地址是10.0.0.10:64681**。端口计算规则是252*256+169
3. 客户端向服务端发起TCP数据传输连接

2.2.2 主动模式

通过我封装的ftp-client-pool-root，实现RETR命令，日志与TCP连接如下

综上分析，可知主动模式连接过程

1. 客户端开启数据传输端口、向服务端发起TCP控制连接，并告诉服务端启用主动模式，其中连向客户端的数据传输连接端口是10.0.0.1:9287
2. 服务端向客户端建立TCP数据传输连接。服务端主动模式传输时占用的端口为20，可以通过connect_from_port_20=NO改为随机端口

2.2.3 应用场景

主动模式，适用于服务端防火墙有限制，而客户端防火墙无限制的情况。

被动模式，适用于客户端防火墙有限制，而服务端防火墙无限制的情况。

三、SpringBoot FTPClient连接池

源码地址ftp-client-pool-root

首先创建springboot项目，添加依赖

<dependency>
    <groupId>top.meethighergroupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-ftp-client-poolartifactId>
    <version>1.1version>
dependency>

其次，添加配置application.properties

ftp-client.pool.host=10.0.0.10
ftp-client.pool.username=
ftp-client.pool.password=
ftp-client.pool.port=66
ftp-client.pool.jmx-enabled=false
ftp-client.pool.min-idle=1
ftp-client.pool.max-total=20
ftp-client.pool.passive-mode=false
ftp-client.pool.debug=true
logging.level.top.meethigher.ftp.client.pool=debug

最后，添加测试CommandLineRunner

import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.stereotype.Component;
import top.meethigher.ftp.client.pool.FTPClientPool;
import top.meethigher.ftp.client.pool.utils.FTPAutoReleaser;

import javax.annotation.Resource;
import java.util.Optional;

@SpringBootApplication
public class TempDemoApplication {
    @Component
    public static class TestRunner implements CommandLineRunner {
        @Resource
        private FTPClientPool ftpClientPool;
        @Resource
        private FTPAutoReleaser ftpAutoReleaser;

        @Override
        public void run(String... args) throws Exception {
            Optional<Integer> optional = ftpAutoReleaser.execute(client -> Optional.of(client.list()));
            optional.ifPresent(System.out::println);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(TempDemoApplication.class, args);
    }
}

四、参考致谢

1. 《计算机网络（第8版）》谢希仁
2. FTP的主动模式和被动模式 - 知乎
3. 58.ftp两种模式讲解_哔哩哔哩_bilibili
4. Linux里面ftp主动模式和被动模式使用场景区别是什么？ - 知乎
5. Linux里面ftp主动模式和被动模式使用场景区别是什么？ - 知乎