wmproxy

wmproxy已用Rust实现http/https代理, socks5代理, 反向代理, 静态文件服务器,四层TCP/UDP转发,内网穿透,后续将实现websocket代理等,会将实现过程分享出来,感兴趣的可以一起造个轮子

项目地址

国内: https://gitee.com/tickbh/wmproxy

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

有请主角上场

Socket是集万千宠爱为一身的王子,在操作系统的王国里,他负责对外的所有通讯,所以要想沟通邻国的公主必须经过他,所以大家对他都是万般友好。

这天一个Rust城市里的大臣tokio对他发起了邀请,邀请他来参观严谨的逻辑庄园。

tokio庄园

庄园中的各成员对即将到来的王子议论纷纷。

  大管家mio说:“大家都想想等下怎么向socket王子介绍自己,好让他配合大家的工作。”

  大管家miotokio的基石,一切和王国打交道的都交由他去打理,他是保证庄园高效运转的关键,此刻他准备好了欢迎宴会。

  在宴会上,socket听说tokio庄园是这座城市异步运行的重要基石,就很好奇的让大伙介绍介绍下怎么工作的。

  庄园主tokio就说:“我是依靠着大管家mio帮我负责处理底层的事,Waker来提醒我有新的事情,PollEvented来帮我管理事件的。下面先让mio来介绍下。”

  管家mio说:“我负责收集庄园中的所有信息,他们告诉我他们要关心的什么比较,比如您的到来(可读),或者您有什么话想说(可写),我会负责和王国的底层进行沟通,我在这个国家用的是epoll,据说在遥远的另一个国家用的是iocp,如果有相应的需求,我将会通知Waker,由他去提醒庄主来及时的处理,这场宴会也是提前得到通知而进行准备的。”

  通知Waker说:“我所做的事情就是微不足道,我的对接对象是PollEvented,当他关心读事件,我会向mio去发起poll_read请求,如果此时mio那边已经知道有新的消息了,那我就直接把他们读出来交给民众Poll::Ready,如果此时还没有新消息,那我会告诉管家,有新消息的时候通知我Poll::Pending,此时我就在这里等待,直到有新的消息到达我就通知给民众。当他关心写事件,我会向mio请求poll_write请求,后续的和收消息的一致。现在给你们展示下包装了一层我的Context和我能换醒的虚表。”

/// 这个在代码里就是经常看到,它就是我的一层浅封装啦。pub struct Context {    waker: &'a Waker,    _marker: PhantomData &'a ()>,}/// 我通过他来控制回调,保证唤醒的时候能正确的通知pub struct RawWakerVTable {    clone: unsafe fn(*const ()) -> RawWaker,    wake: unsafe fn(*const ()),    wake_by_ref: unsafe fn(*const ()),    drop: unsafe fn(*const ()),}

  事件PollEvented说:“庄主要处理的事情太多了,而有些事情又需要等待一层层的反馈,他没法把精力放在一件事情上一直等待,所以就有了我出马,庄主告诉我他关心什么事,我就把它记下来,这样子庄主就可以去处理其它的事,等事件到来的时候我就告诉庄主,这样子庄主就可以高效的处理所有的事件。”

王子觉得他们说了一堆有点啰嗦

  “带我看看你们实际的工坊,我要实地考查下。”王子说。

庄主就带着王子来到了,受理工坊,受理工坊正在处理建立受理点:

TcpListener::bind(addr).await

受理点的内容就是PollEvent

pub struct TcpListener {    io: PollEvented,}

当他接受新的受理者的时候:

pub async fn accept(&self) -> io::Result {    let (mio, addr) = self        .io        .registration()        .async_io(Interest::READABLE, || self.io.accept())        .await?;    let stream = TcpStream::new(mio)?;    Ok((stream, addr))}

他向PollEvent注册了可读事情有的时候通知他,此时PollEvent就建立了一个Waker对象,当有符合条件的时候就来告诉他:

/// 建立一个可读的Future对象fn readiness_fut(&self, interest: Interest) -> Readiness {    Readiness {        scheduled_io: self,        state: State::Init,        waiter: UnsafeCell::new(Waiter {            pointers: linked_list::Pointers::new(),            waker: None,            is_ready: false,            interest,            _p: PhantomPinned,        }),    }}

底层有mio和系统交互,一旦有数据就通知Waker,他建在runtime/io/driver.rs上面

fn turn(&mut self, handle: &Handle, max_wait: Option) {    let events = &mut self.events;    // 高效的监听端口    match self.poll.poll(events, max_wait) {        Ok(_) => {}    }    for event in events.iter() {        let token = event.token();        if token == TOKEN_WAKEUP {        } else if token == TOKEN_SIGNAL {        } else {            let ready = Ready::from_mio(event);            let ptr: *const ScheduledIo = token.0 as *const _;                        let io: &ScheduledIo = unsafe { &*ptr };            io.set_readiness(Tick::Set(self.tick), |curr| curr | ready);            // 有相应的事件,进行唤醒然后通知上层处理相应的事件            io.wake(ready);        }    }}

然后看到Waker工坊上处理:

pub(crate) fn wake_all(&mut self) {    assert!(self.curr  0 {        self.curr -= 1;        let waker = unsafe { ptr::read(self.inner[self.curr].as_mut_ptr()) };        waker.wake();    }}pub fn wake(self) {    // 存在的回调函数及对应的数据,好进行调用    let wake = self.waker.vtable.wake;    let data = self.waker.data;    crate::mem::forget(self);    // 用回调函数的方式处理刚等待执行的线程    unsafe { (wake)(data) };}

最后又回到了受理工坊,我们知道了一个新的来源TcpStream的到来,期间在等待的时候,我们可以去处理其它的事情,不至于空有许多人力物力,却在等我的宝的事情到来没法快速处理事情。

  王子说:“在只有一个受理的时候你们这么高效,如果有同时多个受理,又需要在处理完访问相同的数据,你们又能处理吗?”

  庄主说:“那么接下来就让我带你参观下Poll工坊,他用同步的方式可以同时处理多个链接。”

参观完异步工坊,庄主又带着王子来到了

只见Poll工坊大屏幕上就出现了一个例子:

#[tokio::main]async fn main() -> std::io::Result {    use std::{future::poll_fn, task::Poll, pin::Pin};    use tokio::net::TcpListener;    let mut listeners = vec![];    // 同时监听若干个端口    for i in 1024..1099 {        listeners.push(TcpListener::bind(format!("127.0.0.1:{}", i)).await?);    }    loop {        let mut pin_listener = Pin::new(&mut listeners);        // 同时监听若干个端口,只要有任一个返回则返回数据        let fun = poll_fn(|cx| {            for l in &*pin_listener.as_mut() {                match l.poll_accept(cx) {                    v @ Poll::Ready(_) => return v,                    Poll::Pending => {},                }            }            Poll::Pending        });        let (conn, addr) = fun.await?;        println!("receiver conn:{:?} addr:{:?}", conn, addr);    }}

他可快速的在函数中同时等待多个端口数据,这种同步的逻辑可以在复杂结构时很方便的书写代码的逻辑。

王子看完后:“现在你的处理能力已经高效又灵活,真正的可甜可咸了,把我的能力发挥完全又简化了操作。”

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