splice系统调用实现的TCP代理

正如Linus所说，splice实际上是内核空间的read/write，而tee则是内核空间的memcpy，至于sendfile，它只是一种特定的优化，该优化对于可以使用page cache的文件系统有效。

       Linus反复强调buffer，用来回答关于“为何splice和tee都要依赖管道”，也就是说，文件描述符的IO依赖于一种buffer，至于说sendfile为何没有使用buffer，那是因为只有适用于page cache的文件描述符才能使用sendfile，而page cache本身就可以作为一种buffer！

       为何不能做一个系统调用，可以直接将一个socket的数据发往另一个socket呢？不是说不能，而是为了API的稳定性，肯定不能单独为socket这种文件做一个splice，更加合理的是实现一个splice，其文件描述符可以是任意的文件描述符。然而如此一来就要在file_operations结构体里面添加新的适用于任意文件的钩子函数splice from/to，这样不是不可以，而是将一类文件和另一类文件通过splice关联了起来。比如从一个socket写到一个字符设备，第一，socket要知道该字符设备如何被写入，第二，字符设备要知道socket如何被读取...因此正规的splice使用了一个buffer，这就是pipe。总而言之，涉及到两个文件之间内容通信的话，必然需要一个buffer，这里的“必然”一词很有意思，不是基于能不能实现考虑，也不是基于性能考虑，而是基于API的稳定性以及设计的简单性考虑，用户态的read/write接口有一个参数就是buffer，splice虽然是内核态的，也需要一个buffer，内核态的现成buffer是什么呢？是pipe。

       以下是一个最简单的使用splice实现的TCP代理程序，如果不看上面扯的那些，可能对调用两次splice有点失望了，毕竟可以直接splice(sock1, NULL, sock2, NULL, 65535, 0)啊，可是必然需要一个buffer的话，就造一个内核buffer，即pipe，这样pipe+splice不再像buffer+read/write那样亲自干活了，它们变身为一个管理者，只发送指令，之后自己不用做事，静等内核完成内容的转移，没有看出效果的同学们，可能你们的数量量太小了，毕竟在内核空间copy内存和内核空间用户态之间copy内存是不同的，除了一系列的处理器检查之外，缺页处理也是一大户啊。下面是代码，没有异常处理，没有错误判断，直奔主题(splice代理即无极变速代理)：

#define _GNU_SOURCE
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <poll.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
        int fd, client_fd, server_fd, ret;
        int yes = 1;
        struct sockaddr_in addr = {0};
        fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
        addr.sin_family = AF_INET;
        addr.sin_port = htons(1234);
        addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.4.29");
        ret = bind(fd,(struct sockaddr *)(&addr),sizeof(struct sockaddr));
        ret = setsockopt(fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&yes,sizeof(yes));
        ret = listen(fd,5);
        socklen_t len = sizeof(addr);
        client_fd = accept(fd,(struct sockaddr*)(&addr),&len);
        { //接收客户端，连接服务端。
                struct sockaddr_in addr = {0}, addr2= {0};
                struct in_addr x;
                inet_aton("192.168.4.28",&x);
                addr.sin_family = AF_INET;
                addr.sin_addr = x;
                addr.sin_port = htons(12345);
                server_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
                ret = connect(server_fd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));
        }
        { //将客户端数据转发到服务端
                struct pollfd pfds[2];
                int pfd[2] = {-1};
                int ret = -1;
                pfds[0].fd = client_fd;
                pfds[0].events = POLLIN|POLLOUT;
                pfds[1].fd = server_fd;
                pfds[1].events = POLLIN|POLLOUT;
                ret = pipe(pfd);
                while (1) {
                        int efds = -1;
                        if ((efds = poll(pfds,2,-1)) < 0) {
                                return -1;
                        }
                        //两次splice，第一次sock_client->pipe，第二次pipe->sock_server
                        if(pfds[0].revents & POLLIN) {
                                int rncount = splice(pfds[0].fd, NULL, pfd[1], NULL, 65535, SPLICE_F_MORE);
                                int wncount = splice(pfd[0], NULL, pfds[1].fd, NULL, 65535, SPLICE_F_MORE);
                        }
                }
        }
}

我不晓得有没有人使用这种方式实现，因为我只关注OpenVPN，但是我还是真觉得这种方式比较靠谱，因为所谓的代理有两种：

1.一种是为了去控制。代理不想让你直接的访问目标，需要做一些前置工作，比如ACL，比如流控等等。
2.另一种是为了摆脱控制。为了防止内部人员随意访问外部，封掉了端口，但是你可以使用代理访问外部。

除此之外，代理就是一个转发器，作为转发功能，和以上两点无关，而以上两点，完全可以在while之前完成！