Proxy源代码分析(包括源码分析和可在Linux下运行的源码)

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Linux网络

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Proxy 源代码分析--谈谈如何学习 linux 网络编程

本文出自:http://www.china-pub.com 作者:李培源 (2001-08-10 12:00:00)

Linux 是一个可靠性非常高的操作系统，但是所有用过 Linux 的朋友都会感觉到，Linux 和 Windows 这样的"傻瓜"操作系统

（这里丝毫没有贬低 Windows 的意思，相反这应该是 Windows 的优点）相比，后者无疑在易操作性上更胜一筹。但是为

什么又有那么多的爱好者钟情于 Linux 呢，当然自由是最吸引人的一点，另外 Linux 强大的功能也是一个非常重要的原因，

尤其是 Linux 强大的网络功能更是引人注目。放眼今天的 WAP 业务、银行网络业务和曾经红透半边天的电子商务，都越

来越倚重基于 Linux 的解决方案。因此 Linux 网络编程是非常重要的，而且当我们一接触到 Linux 网络编程，我们就会发

现这是一件非常有意思的事情，因为以前一些关于网络通信概念似是而非的地方，在这一段段代码面前马上就豁然开朗了。

在刚开始学习编程的时候总是让人感觉有点理不清头绪，不过只要多读几段代码，很快我们就能体会到其中的乐趣了。下

面我就从一段 Proxy 源代码开始，谈谈如何进行 Linux 网络编程。

　　首先声明，这段源代码不是我编写的，让我们感谢这位名叫 Carl Harris 的大虾，是他编写了这段代码并将其散播到网

上供大家学习讨论。这段代码虽然只是描述了最简单的 proxy 操作，但它的确是经典，它不仅清晰地描述了客户机/服务器

系统的概念，而且几乎包括了 Linux 网络编程的方方面面，非常适合 Linux 网络编程的初学者学习。

　　这段 Proxy 程序的用法是这样的，我们可以使用这个 proxy 登录其它主机的服务端口。假如编译后生成了名为 Proxy

的可执行文件，那么命令及其参数的描述为：

　　　./Proxy <proxy_port> <remote_host> <service_port>

　　其中参数 proxy_port 是指由我们指定的代理服务器端口。参数 remote_host 是指我们希望连接的远程主机的主机名，IP

地址也同样有效。这个主机名在网络上应该是唯一的，如果您不确定的话，可以在远程主机上使用 uname -n 命令查看一

下。参数 service_port 是远程主机可提供的服务名，也可直接键入服务对应的端口号。这个命令的相应操作是将代理服务

器的 proxy_port 端口绑定到 remote_host 的 service_port 端口。然后我们就可以通过代理服务器的 proxy_port 端口访问

remote_host 了。例如一台计算机，网络主机名是 legends，IP 地址为 10.10.8.221，如果在我的计算机上执行：

　　　[root@lee /root]#./proxy 8000 legends telnet

　　那么我们就可以通过下面这条命令访问 legends 的 telnet 端口。

-----------------------------------------------------------------

[root@lee /root]#telnet legends 8000

Trying 10.10.8.221...

Connected to legends(10.10.8.221).

Escape character is '^]'

Red Hat Linux release 6.2(Zoot)

Kernel 2.2.14-5.0 on an i686

-----------------------------------------------------------------

　　上面的绑定操作也可以使用下面的命令：

　　　[root@lee /root]#./proxy 8000 10.10.8.221 23

　　　23 是 telnet 服务的标准端口号，其它服务的对应端口号我们可以在/etc/services 中查看。

　　下面我就从这段代码出发谈谈我对 Linux 网络编程的一些粗浅的认识，不对的地方还请各位大虾多多批评指正。

◆main()函数

-----------------------------------------------------------------

#include <stdio.h>

#include <ctype.h>

#include <errno.h>

#include <signal.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <sys/file.h>

#include <sys/ioctl.h>

#include <sys/wait.h>

#include <sys/types.h>

#include <netdb.h>

#define TCP_PROTO　　 "tcp"

int proxy_port;　　　 /* port to listen for proxy connections on */

struct sockaddr_in hostaddr;　　 /* host addr assembled from gethostbyname() */

extern int errno;　　 /* defined by libc.a */

extern char *sys_myerrlist[];

void parse_args (int argc, char **argv);

void daemonize (int servfd);

void do_proxy (int usersockfd);

void reap_status (void);

void errorout (char *msg);

/*This is my modification.

I'll tell you why we must do this later*/

typedef void Signal(int);

/****************************************************************

function: 　　　main

description: 　 Main level driver. After daemonizing the process, a socket is opened to listen for 　　　　　　　　connections on

the proxy port, connections are accepted and children are spawned to 　　　　　　　　handle each new connection.

arguments: 　　 argc,argv you know what those are.

return value: 　none.

calls: 　　　　 parse_args, do_proxy.

globals: 　　　 reads proxy_port.

****************************************************************/

main (argc,argv)

int argc;

char **argv;

{

　　　int clilen;

　　　int childpid;

　　　int sockfd, newsockfd;

　　　struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;

　　　parse_args(argc,argv);

　　　/* prepare an address struct to listen for connections */

　　　bzero((char *) &servaddr, sizeof(servaddr));

　　　servaddr.sin_family = AF_INET;

　　　servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

　　　servaddr.sin_port = proxy_port;

　　　/* get a socket... */

　　　if ((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) < 0) {

　　　　　fputs("failed to create server socket\r\n",stderr);

　　　　　exit(1);

　　　}

　　　/* ...and bind our address and port to it */

　　　if　　 (bind(sockfd,(struct sockaddr_in *) &servaddr,sizeof(servaddr)) < 0) {

　　　　　fputs("faild to bind server socket to specified port\r\n",stderr);

　　　　　exit(1);

　　　　}

　　　/* get ready to accept with at most 5 clients waiting to connect */

　　　listen(sockfd,5);

　　/* turn ourselves into a daemon */

　　daemonize(sockfd);

　　/* fall into a loop to accept new connections and spawn children */

　　while (1) {

　　　　/* accept the next connection */

　　　　clilen = sizeof(cliaddr);

　　　　newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr_in *) &cliaddr, &clilen);

　　　　if (newsockfd < 0 && errno == EINTR)

　　　　　　continue;

　　　　/* a signal might interrupt our accept() call */

　　　　else if (newsockfd < 0)

　　　　　　/* something quite amiss -- kill the server */

　　　　errorout("failed to accept connection");

　　　　/* fork a child to handle this connection */

　　　　if ((childpid = fork()) == 0) {

　　　　　　close(sockfd);

　　　　　　do_proxy(newsockfd);

　　　　　　exit(0);

　　　　　}

　　　　/* if fork() failed, the connection is silently dropped -- oops! */

　　　　　lose(newsockfd);

　　　　　}

-----------------------------------------------------------------

　　上面就是 Proxy 源代码的主程序部分，也许您在网上也曾经看到过这段代码，不过细心的您会发现在上面这段代码中

我修改了两个地方，都是在预编译部分。一个地方是在定义外部字符型指针数组时，我将原代码中的

　　extern char *sys_errlist[];

修改为

　　extern char *sys_myerrlist[];原因是在我的 Linux 环境下头文件"stdio.h"已经对 sys_errlist[]进行了如下定义：

　　extern __const char *__const sys_errlist[];

　　也许 Carl Harris 在 94 年编写这段代码时系统还没有定义 sys_errlist[]，不过现在我们不修改一下的话，编译时系统就

会告诉我们 sys_errlist 发生了定义冲突。

　　另外我添加了一个函数类型定义：

　　　typedef void Sigfunc(int);

　　具体原因我将在后面向大家解释。

套接字和套接字地址结构定义

　　这段主程序是一段典型的服务器程序。网络通讯最重要的就是套接字的使用，在程序的一开始就对套接字描述符

sockfd 和 newsockfd 进行了定义。接下来定义客户机/服务器的套接字地址结构 cliaddr 和 servaddr，存储客户机/服务器的有

关通信信息。然后调用 parse_args(argc,argv)函数处理命令参数。关于这个 parse_args()函数我们待会儿再做介绍。

创建通信套接字

　　下面就是建立一个服务器的详细过程。服务器程序的第一个操作是创建一个套接字。这是通过调用函数 socket()来实

现的。socket()函数的具体描述为：

-----------------------------------------------------------------

　　#include <sys/types.h>

　　#include <sys/socket.h>

　　int socket(int domain, int type, int protocol);

-----------------------------------------------------------------

　　参数 domain 指定套接字使用的协议族， AF_INET 表示使用 TCP/IP 协议族， AF_UNIX 表示使用 Unix 协议族，

AF_ISO 表示套接字使用 ISO 协议族。 type 指定套接字类型，一般的面向连接通信类型（如 TCP ）设置为

SOCK_STREAM，当套接字为数据报类型时，type 应设置为 SOCK_DGRAM，如果是可以直接访问 IP 协议的原始套接字

则 type 应设置为 SOCK_RAW。参数 protocol 一般设置为"0"，表示使用默认协议。当 socket()函数成功执行时，返回一个

标志这个套接字的描述符，如果出错则返回"-1"，并设置 errno 为相应的错误类型。

设置服务器套接字地址结构

　　在通常情况下，首先要将描述服务器信息的套接字地址结构清零，然后在地址结构中填入相应的内容，准备接受客户

机送来的连接建立请求。这个清零操作可以用多种字节处理函数来实现，例如 bzero()、bcopy()、memset()、memcpy()等，

以字母"b"开始的两个函数是和 BSD 系统兼容的，而后面两个是 ANSI C 提供的函数。这段代码中使用的 bzero()其描述为：

　　　void bzero(void *s, int n);

　　函数的具体操作是将参数 s 指定的内存的前 n 个字节清零。memset()同样也很常用，其描述为：

　　　void *memset(void *s, int c, size_t n);

　　具体操作是将参数 s 指定的内存区域的前 n 个字节设置为参数 c 的内容。

　　下一步就是在已经清零的服务器套接字地址结构中填入相应的内容。Linux 系统的套接字是一个通用的网络编程接口，

它应该支持多种网络通信协议，每一种协议都使用专门为自己定义的套接字地址结构（例如 TCP/IP 网络的套接字地址结

构就是 struct sockaddr_in）。不过为了保持套接字函数调用参数的一致性， Linux 系统还定义了一种通用的套接字地址结

构：

-----------------------------------------------------------------

struct sockaddr

{

　　unsigned short sa_family; /* address type */

　　char sa_data[14]; /* protocol address */

}

-----------------------------------------------------------------

　　其中 sa_family 意指套接字使用的协议族地址类型，对于我们的 TCP/IP 网络，其值应该是 AF_INET，sa_data 中存储

具体的协议地址，不同的协议族有不同的地址格式。这个通用的套接字地址结构一般不用做定义具体的实例，但是常用做

套接字地址结构的强制类型转换，如我们经常可以看到这样的用法：

　　　bind(sockfd,(struct sockaddr *) &servaddr,sizeof(servaddr))

　　用于 TCP/IP 协议族的套接字地址结构是 sockaddr_in，其定义为：

-----------------------------------------------------------------

struct in_addr

{

　　__u32 s_addr;

};

　　struct sochaddr_in

{

　　short int sin_family;

　　unsigned short int sin_port;

　　struct in_addr sin_addr;

　　　/*This part has not been taken into use yet*/

　　　nsigned char_ _ pad[_ _ SOCK_SIZE__- sizeof(short int) -sizeof(unsigned short int) - 　　　　　　sizeof(struct in_addr)];

};

#define sin_zero_ - pad

-----------------------------------------------------------------

　　其中 sin_zero 成员并未使用，它是为了和通用套接字地址 struct sockaddr 兼容而特意引入的。在编程时，一般都通过

bzero()或是 memset（）将其置零。其他成员的设置一般是这样的：

　　　servaddr.sin_family = AF_INET;

　　表示套接字使用 TCP/IP 协议族。

　　　servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

　　设置服务器套接字的 IP 地址为特殊值 INADDR_ANY，这表示服务器愿意接收来自任何网络设备接口的客户机连接。

htonl()函数的意思是将主机顺序的字节转换成网络顺序的字节。

　　　servaddr.sin_port = htons(PORT);

　　设置通信端口号，PORT 应该是我们已经定义好的。在本例中 servaddr.sin_port = proxy_port;这是表示端口号是函数的

返回值 proxy_port。

　　另外需要说明的一点是，在本例中，我们并没有看到在预编译部分中包含有 <linux/socket.h>和<linux/in.h>这两个头文

件，那是因为这两个头文件已经分别被包含在<sys/types.h>和<sys/types.h>中了，而且后面这两个头文件是与平台无关的，

所以在网络通信中一般都使用这两个头文件。

服务器公开地址

　　如果服务器要接受客户机的连接请求，那么它必须先要在整个网络上公开自己的地址。在设置了服务器的套接字地址

结构之后，可以通过调用函数 bind()绑定服务器的地址和套接字来完成公开地址的操作。函数 bind()的详细描述为：

-----------------------------------------------------------------

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

　　int bind(int sockfd, struct sockaddr *addr, int addrlen);

-----------------------------------------------------------------

　　参数 sockfd 是我们通过调用 socket()创建的套接字描述符。参数 addr 是本机地址，参数 addrlen 是套接字地址结构的长

度。函数执行成功时返回"0",否则返回"-1"，并设置 errno 变量为 EADDRINUAER。

　　如果是服务器调用 bind()函数，如果设置了套接字的 IP 地址为某个本地 IP 地址，那么这表示服务器只接受来自于这

个 IP 地址的特定主机发出的连接请求。不过一般情况下都是将 IP 地址设置为 INADDR_ANY，以便接受所有网络设备接

口送来的连接请求。

　　客户机一般是不会调用 bind()函数的，因为客户机在连接时不用指定自己的套接字地址端口号，系统会自动为客户机

选择一个未用端口号，并且用本地 IP 地址自动填充客户机套接字地址结构中的相应项。但是在某些特定的情况下客户机

需要使用特定的端口号，例如 Linux 中的 rlogin 命令就要求使用保留端口号，而系统是不能为客户机自动分配保留端口号

的，这就需要调用 bind()来绑定一个保留端口号了。不过在一些特殊的环境下，这样绑定特定端口号也会带来一些负面影

响，如在 HTTP 服务器进入 TIME_WAIT 状态后，客户机如果要求再次与服务器建立连接，则服务器会拒绝这一连接请求。

如果客户机最后进入 TIME_WAIT 状态，则马上再次执行 bind（）函数时会返回出错信息"-1"，原因是系统会认为同时有

两次连接绑定同一个端口。

转换 Listening 套接字

　　接下来，服务器需要将我们刚才与 IP 地址和端口号完成绑定的套接字转换成倾听 listening 套接字。只有服务器程序才

需要执行这一步操作。我们通过调用函数 listen()实现这一操作。listen()的详细描述为：

-----------------------------------------------------------------

#include <sys/socket.h>

int listen(int sockfd, int backlog);

-----------------------------------------------------------------

　　参数 sockfd 指定我们要求转换的套接字描述符，参数 backlog 设置请求队列的最大长度。函数 listen()主要完成以下操

作。

　　首先是将套接字转换成倾听套接字。因为函数 socket()创建的套接字都是主动套接字，所以客户机可以通过调用函数

connect()来使用这样的套接字主动和服务器建立连接。而服务器的情况恰恰相反，服务器需要通过套接字接收客户机的连

接请求，这就需要一个"被动"套接字。listen()就可将一个尚未连接的主动套接字转换成为这样的"被动"套接字，也就是倾

听套接字。在执行了 listen()函数之后，服务器的 TCP 就由 CLOSED 变成 LISTEN 状态了。

另外 listen()可以设置连接请求队列的最大长度。虽然参数 backlog 的用法非常简单，只是一个简单的整数。但搞清楚请求

队列的含义对理解 TCP 协议的通信过程建立非常重要。TCP 协议为每个倾听套接字实际上维护两个队列，一个是未完成

连接队列，这个队列中的成员都是未完成 3 次握手的连接；另一个是完成连接队列，这个队列中的成员都是虽然已经完成

了 3 次握手，但是还未被服务器调用 accept()接收的连接。参数 backlog 实际上指定的是这个倾听套接字完成连接队列的最

大长度。在本例中我们是这样用的：listen(sockfd,5);表示完成连接队列的最大长度为 5。

接收连接

　　接下来我们在主程序中看到通过名为 daemonize()的自定义函数创建一个守护进程，关于这个 daemonize()以及守护进

程的相关概念，我们等一会儿再做详细介绍。然后服务器程序进入一个无条件循环，用于监听接收客户机的连接请求。在

此过程中如果有客户机调用 connect()请求连接，那么函数 accept()可以从倾听套接字的完成连接队列中接受一个连接请求。

评论收藏

内容反馈

Max_zs

2016-11-11

不错，可以学习一下怎么做的
yshihun

2013-11-19

研究源码的好东西呀
921611465

2014-08-13

研究源码的好东西好东西
Turbock

2014-07-27

是很棒的proxy入门材料，但是里面有不少小错误，比如close给写成lose、或者是自定义的sigfunc未定义等等
oo181oo

2014-03-09

开始以为是mining proxy，结果不是