wmproxy

wmproxy将用Rust实现http/https代理, socks5代理, 反向代理, 静态文件服务器,后续将实现websocket代理, 内外网穿透等, 会将实现过程分享出来, 感兴趣的可以一起造个轮子法

项目地址

gite: https://gitee.com/tickbh/wmproxy

github: https://github.com/tickbh/wmproxy

日志功能

为了更容易理解程序中发生的情况，我们可能想要添加一些日志语句。通常在编写应用程序时这很容易。「在某种程度上，日志记录与使用 println! 相同，只是你可以指定消息的重要性」。
在rust中定义的日志级别有5种分别为error、warn、info、debug 和 trace
定义日志的级别是表示只关系这级别的日志及更高级别的日志:

定义log，则包含所有的级别
定义warn，则只会显示error或者warn的消息

要向应用程序添加日志记录，你需要两样东西：

  1. log crate，rust官方指定的日志级别库
  2. 一个实际将日志输出写到有用位置的适配器

当下我们选用的是流行的根据环境变量指定的适配器env_logger，它会根据环境变量中配置的值，日志等级，或者只开启指定的库等功能，或者不同的库分配不同的等级等。

在Linux或者MacOs上开启功能

env RUST_LOG=debug cargo run

在Windows PowerShell上开启功能

$env:RUST_LOG="debug"cargo run

在Windows CMD上开启功能

set RUST_LOG="debug"cargo run

如果我们指定库等级可以设置

RUST_LOG="info,wenmeng=warn,webparse=warn"

这样就可以减少第三方库打日志给程序带来的干扰

需要在Cargo.toml中引用

[dependencies]log = "0.4.20"env_logger = "0.10.0"

以下是示意代码

use log::{info, warn};fn main() {    env_logger::init();    info!("欢迎使用软件wmproxy");    warn!("现在已经成功启动");}

用println!将会直接输出到stdout，当日志数据多的时候，无法进行关闭，做为第三方库，就不能干扰引用库的正常看日志，所以这只能调试的时候使用，或者少量的关键地方使用。

多个TcpListener的Accept

因为当前支持多个端口绑定，或者配置没有配置，存在None的情况，我们需要同时在一个线程中await所有的TcpListener。
在这里我们先用的是tokio::select!对多个TcpListener同时进行await。
如果此时我们没有绑定proxy的绑定地址，此时listener为None，但我们需要进行判断才知道他是否为None，如果我们用以下写法：

use tokio::net::TcpListener;use std::io;#[tokio::main]async fn main() -> io::Result {    let mut listener: Option = None;    tokio::select! {        // 加了if条件判断是否有值        Ok((conn, addr)) = listener.as_mut().unwrap().accept(), if listener.is_some() => {            println!("accept addr = {:?}", addr);        }    }    Ok(())}

此时我们试运行，依然报以下错误：

thread 'main' panicked at 'called `Option::unwrap()` on a `None` value', examples/udp.rs:9:46

也就是即使加了if条件我们也正确的执行我们的操作，因为tokio::select的每个分支必须返回Fut，此时如果为None，就不能返回Fut违反了该函数的定义，那么我们做以下封装：

async fn tcp_listen_work(listen: &Option) -> Option {    if listen.is_some() {        match listen.as_ref().unwrap().accept().await {            Ok((tcp, addr)) => Some((tcp, addr)),            Err(_e) => None,        }    } else {        // 如果为None的时候，就永远返回Poll::Pending        let pend = std::future::pending();        let () = pend.await;        None    }}

如果为None的话，将其返回Poll::Pending，则该分支await的时候永远不会等到结果。
那么最终的的代码示意如下：

#[tokio::main]async fn main() -> io::Result {    let listener: Option = TcpListener::bind("127.0.0.1:8090").await.ok();    tokio::select! {        Some((conn, addr)) = tcp_listen_work(&listener) => {            println!("accept addr = {:?}", addr);        }    }    Ok(())}

另一种在反向代理的时候因为server的数量是不定的，所以监听的TcpListener也是不定的，此时我们用Vec来做表示，那么此时，我们如何通过tokio::select来一次性await所有的accept呢？
此时我们借助futures库中的select_all来监听，但是select_all又不允许空的Vec，因为他要返回一个Fut，空的无法返回一个Fut，所以此时我们也要对其进行封装：

async fn multi_tcp_listen_work(listens: &mut Vec) -> (io::Result, usize) {    if !listens.is_empty() {        let (conn, index, _) = select_all(listens.iter_mut()                .map(|listener| listener.accept().boxed())).await;        (conn, index)    } else {        let pend = std::future::pending();        let () = pend.await;        unreachable!()    }}

此时监听从8091-8099，我们的最终代码：

#[tokio::main]async fn main() -> io::Result {    let listener: Option = TcpListener::bind("127.0.0.1:8090").await.ok();    let mut listeners = vec![];    for i in 8091..8099 {        listeners.push(TcpListener::bind(format!("127.0.0.1:{}", i)).await?);    }    tokio::select! {        Some((conn, addr)) = tcp_listen_work(&listener) => {            println!("accept addr = {:?}", addr);        }        (result, index) = multi_tcp_listen_work(&mut listeners) => {            println!("index receiver = {:?}", index)        }    }    Ok(())}

如果此时我们用

telnet 127.0.0.1 8098

那么我们就可以看到输出：

index receiver = 7

表示代码已正确的执行。

Rust中数据在多个线程中的共享

Rust中每个对象的所有权都仅只能有一个对象拥有，那么我们数据在在多个地方共享的时候可以怎么办呢？
在单线程中，我们可以用use std::rc::Rc;

Rc的特点

  1. 单线程的引用计数
  2. 不可变引用
  3. 非线程安全，即仅能在单线程中使用
    Rc引用计数中还有一个弱引用称为Weak，弱引用表示持有对象的一个指针，但是不添加引用计数，也不会影响数据删除，不保证一定能取得到数据。
    因为其不能修改数据，所以也常用RefCell做配合，来做引用计数的修改。
    以下是一个父类子类用弱引用计数实现的方案：
use std::rc::Rc;use std::rc::Weak;use std::cell::RefCell;/// 父类拥有者struct Owner {    name: String,    gadgets: RefCell<Vec<Weak>>,}/// 子类对象struct Gadget {    id: i32,    owner: Rc,}fn main() {    let gadget_owner: Rc = Rc::new(        Owner {            name: "wmproxy".to_string(),            gadgets: RefCell::new(vec![]),        }    );        // 生成两个小工具    let gadget1 = Rc::new(        Gadget {            id: 1,            owner: Rc::clone(&gadget_owner),        }    );    let gadget2 = Rc::new(        Gadget {            id: 2,            owner: Rc::clone(&gadget_owner),        }    );    {        let mut gadgets = gadget_owner.gadgets.borrow_mut();        gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget1));        gadgets.push(Rc::downgrade(&gadget2));    }    for gadget_weak in gadget_owner.gadgets.borrow().iter() {        let gadget = gadget_weak.upgrade().unwrap();        println!("小工具 {} 的拥有者：{}", gadget.id, gadget.owner.name);    }}

因为其并未实现Send函数，所以无法在多线程种传递。在多线程中，我们需要用Arc，但是在Arc获取可变对象的时候有限制，必须他是唯一引用的时候才能修改。

use std::sync::Arc;fn main() {    let mut x = Arc::new(3);    *Arc::get_mut(&mut x).unwrap() = 4;    assert_eq!(*x, 4);        let _y = Arc::clone(&x);    assert!(Arc::get_mut(&mut x).is_none());}

所以我们在多线程中的引用需要修改的时候，通常会用Atomic或者Mutex来做数据的写入的唯一性。

#![allow(unused)]fn main() {    use std::sync::{Arc, Mutex};    use std::thread;    use std::sync::mpsc::channel;        const N: usize = 10;        let data = Arc::new(Mutex::new(0));        let (tx, rx) = channel();    for _ in 0..N {        let (data, tx) = (Arc::clone(&data), tx.clone());        thread::spawn(move || {            // 共享数据data，保证在线程中只会同时有一个对象拥有修改权限，也相当于拥有所有权，10个线程，每个线程+1，最终结果必须等于10            let mut data = data.lock().unwrap();            *data += 1;            if *data == N {                tx.send(()).unwrap();            }        });    }    rx.recv().unwrap();    assert!(*data.lock().unwrap() == 10);}

结语

以上是三种编写Rust中常碰见的情况，也是在此项目中应用解决过的方案，在了解原理的情况下，解决问题可以有不同的思路。理解了原理，你就知道他设计的初衷，更好的帮助你学习相关的Rust知识。