Muduo 網(wǎng)絡(luò)編程示例之十：socks4a 代理服務(wù)器

Muduo 網(wǎng)絡(luò)編程示例之十：socks4a 代理服務(wù)器

陳碩 (giantchen_AT_gmail)

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這是《Muduo 網(wǎng)絡(luò)編程示例》系列的第十篇文章，本系列暫告一段落。

Muduo 全系列文章列表： http://blog.csdn.net/Solstice/category/779646.aspx

本文介紹用 muduo 實(shí)現(xiàn)一個簡單的 socks4a 代理服務(wù)器，代碼見 http://code.google.com/p/muduo/source/browse/trunk/examples/socks4a/ 。

TCP 中繼器

在實(shí)現(xiàn) socks4a proxy 之前，我們先寫一個功能更簡單的網(wǎng)絡(luò)程序—— TCP 中繼器 (TCP relay)，或者叫做窮人的 tcpdump (poor man's tcpdump)。

一般情況下，客戶端程序直接連接服務(wù)端，如下圖。有時候，我們想在 client 和 server 之間放一個中繼器 (relay)，把 client 與 server 之間的通信內(nèi)容記錄下來。這時用 tcpdump 是最方便省事的，但是 tcpdump 需要 root 權(quán)限，萬一沒有 root 密碼呢？窮人有窮人的辦法，自己寫一個 relay，讓 client 連接 relay，再讓 relay 連接 server，如下圖中的 T 型結(jié)構(gòu)，relay 扮演了類似 proxy 的角色。

TcpRelay 是我們自己寫的，可以動動手腳。除了記錄通信內(nèi)容，還可以制造延時，或者故意翻轉(zhuǎn) 1 bit 數(shù)據(jù)以模擬 router 硬件故障。

TcpRelay 的功能（業(yè)務(wù)邏輯）看上去很簡單，無非是把連接 C 上收到的數(shù)據(jù)發(fā)給連接 S，同時把連接 S 上收到的數(shù)據(jù)發(fā)給連接 C。但仔細(xì)考慮起來，細(xì)節(jié)其實(shí)不那么簡單：

• 建立連接。為了真實(shí)模擬 client，TcpRelay 在 accept 連接 C 之后才向 server 發(fā)起連接 S，那么在 S 建立起來之前，從 C 收到數(shù)據(jù)怎么辦？要不要暫存起來？
• 并發(fā)連接的管理。上圖中只畫出了一個 client，實(shí)際上 TcpRelay 可以服務(wù)多個 clients，左右兩邊這些并發(fā)連接如何管理，如何防止串話(cross talk)？
• 連接斷開。Client 和 Server 都可能主動斷開連接。當(dāng) Client 主動斷開連接 C 時，TcpRelay 應(yīng)該立刻斷開 S。當(dāng) Server 主動斷開連接 S 時，TcpRelay 應(yīng)立刻斷開 C。這樣才能比較精確地模擬 Client 和 Server 的行為。在關(guān)閉連接的剎那，又有新的 client 連接進(jìn)來，復(fù)用了剛剛 close 的 fd 號碼，會不會造成串話？ 萬一 Client 和 Server 幾乎同時主動斷開連接，TcpRelay 如何應(yīng)對？
• 速度不匹配。如果連接 C 的帶寬是 100KB/s，而連接 S 的帶寬是 10MB/s，不巧 Server 是個 chargen 服務(wù)，會全速發(fā)送數(shù)據(jù)，那么會不會撐爆 TcpRelay 的 buffer？如何限速？特別是在使用 non-blocking IO 和 level-trigger polling 的時候如何限制讀取數(shù)據(jù)的速度？

在看 muduo 的實(shí)現(xiàn)之前，請讀者思考：如果用 Sockets API 來實(shí)現(xiàn) TcpRelay，如何解決以上這些問題。

TcpRelay 的實(shí)現(xiàn)很簡單，只有幾十行代碼 http://code.google.com/p/muduo/source/browse/trunk/examples/socks4a/tcprelay.cc，主要邏輯都在 Tunnel class 里

http://code.google.com/p/muduo/source/browse/trunk/examples/socks4a/tunnel.h 。這個實(shí)現(xiàn)解決了前三個問題，第四個留給將來吧。

Socks4a 代理服務(wù)器

Socks4a 的功能與 TcpRelay 非常相似，也是把連接 C 上收到的數(shù)據(jù)發(fā)給連接 S，同時把連接 S 上收到的數(shù)據(jù)發(fā)給連接 C。它與 TcpRelay 的區(qū)別在于，TcpRelay 固定連到某個 server 地址，而 socks4a 允許 client 指定要連哪個 server。在 accept 連接 C 之后，Socks4a server 會讀幾個字節(jié)，以了解 server 的地址，再發(fā)起連接 S。

Socks4a 的協(xié)議非常簡單，請參考維基百科 http://en.wikipedia.org/wiki/SOCKS#SOCKS_4a 。

muduo 的 socks4a 代理服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)在 http://code.google.com/p/muduo/source/browse/trunk/examples/socks4a/socks4a.cc，它也使用了 Tunnel class。與 TcpRelay 相比，只多了解析 server 地址這一步驟。

muduo 這個 socks4a 是個標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可以供 Web 瀏覽器使用（我正是這么測試它的）。

n:1 與 1:n 連接轉(zhuǎn)發(fā)

云風(fēng)在《寫了一個 proxy 用途你懂的》中寫了一個 TCP 隧道 tunnel，程序由三部分組成：n:1 連接轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，1:n 連接轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，socks 代理服務(wù)。

我仿照他的思路，用 muduo 實(shí)現(xiàn)了這三個程序。不同的是，我沒有做數(shù)據(jù)混淆，所以不能用來翻傳說中的墻。

• n:1 連接轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)就是《Muduo 網(wǎng)絡(luò)編程示例之七：“串并轉(zhuǎn)換”連接服務(wù)器及其自動化測試》中的 multiplexer (數(shù)據(jù)選擇器)。
• 1:n 連接轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)是該文提到的 backend，一個數(shù)據(jù)分配器(demultiplexer)，代碼在 http://code.google.com/p/muduo/source/browse/trunk/examples/multiplexer/demux.cc
• socks 代理服務(wù)正是本文實(shí)現(xiàn)的 socks4a。

有興趣的讀者可以把這三個程序級聯(lián)起來試一試。

Muduo 編程示例系列告一段落

《Muduo 網(wǎng)絡(luò)編程示例》從今年2月初開始寫，到今天正好是四個月，我寫了十一篇博客，基本按計(jì)劃完成了任務(wù)。這個系列暫告一段落。

這個系列基本涵蓋了 muduo 為編寫單線程服務(wù)端和客戶端 TCP 網(wǎng)絡(luò)程序提供的功能，muduo 的能力不止于此：

• 多線程，muduo::net::TcpServer 內(nèi)置了一個簡單但適應(yīng)性很強(qiáng)的線程模型。目前博客上的例子涉及的業(yè)務(wù)邏輯很簡單，沒有復(fù)雜的運(yùn)算，瓶頸通常在 IO 上，多線程的優(yōu)勢發(fā)揮不出來。
• 高級應(yīng)用。比方說用 muduo::net::Channel 配合 signalfd 來處理信號；其他非阻塞網(wǎng)絡(luò)客戶端庫（例如 ZooKeeper 的 C 客戶端，PostgreSQL 的客戶端 libpq）與 muduo EventLoop 的集成。

以上兩點(diǎn)在以后的文章里會提及，不會明珠暗藏。

Muduo 在 2010 年 8 月底發(fā)布 0.1.0 版，隨著這個編程示例系列文章的發(fā)表，迄今已發(fā)布了 14 次小升級，下載地址： http://code.google.com/p/muduo/downloads/list

接下來的計(jì)劃

接下來，我還會寫一系列博客，目前想到的有：

1. 談一談我的網(wǎng)絡(luò)編程學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。文章已經(jīng)完成大半，端午節(jié)之后可以發(fā)布。
2. muduo 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系列，介紹如何一步步實(shí)現(xiàn)一個非阻塞網(wǎng)絡(luò)庫。代碼已經(jīng)準(zhǔn)備得差不多了，在 https://github.com/chenshuo/recipes/tree/master/reactor
3. 用 muduo 實(shí)現(xiàn)一些稍微復(fù)雜一些的網(wǎng)絡(luò)程序，比如小規(guī)模的分布式系統(tǒng)。計(jì)劃有：利用 Paxos 算法實(shí)現(xiàn)一個高可用的 in-memory key value 存儲，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn) naming service，然后實(shí)現(xiàn)我以前多次提到的簡單機(jī)群管理系統(tǒng)等等。目前 muduo 的示例程序都是簡單獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)程序，下半年我想多寫一寫由多個程序組成的系統(tǒng)，具體談一談分布式系統(tǒng)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。

另外，我會逐步把已有的博客文章整理成 PDF 合集，方便下載保存，地址是： http://blog.csdn.net/Solstice/archive/2011/02/24/6206154.aspx

posted on 2011-06-02 23:02 陳碩 閱讀(2936) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: muduo