proxy/server/fwd/fwd.go

package fwd

import (
	"bufio"
	"context"
	"encoding/binary"
	"io"
	"log/slog"
	"net"
	"proxy-server/pkg/utils"
	"proxy-server/server/fwd/socks"
	"proxy-server/server/pkg/env"
	"strconv"
	"sync"
	"time"

	"github.com/pkg/errors"
)

type Config struct {
}

type Service struct {
	Config      *Config
	ctx         context.Context
	cancel      context.CancelFunc
	userConnMap map[string]socks.ProxyConn

	ctrlConnWg utils.CountWaitGroup
	dataConnWg utils.CountWaitGroup
}

func New(config *Config) *Service {
	if config == nil {
		config = &Config{}
	}

	ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
	return &Service{
		Config:      config,
		ctx:         ctx,
		cancel:      cancel,
		userConnMap: make(map[string]socks.ProxyConn),
		ctrlConnWg:  utils.CountWaitGroup{},
		dataConnWg:  utils.CountWaitGroup{},
	}
}

func (s *Service) Close() {
	s.cancel()
	for _, conn := range s.userConnMap {
		utils.Close(conn)
	}
	clear(s.userConnMap)
}

func (s *Service) Run() {
	slog.Debug("启动 fwd 服务")

	errQuit := make(chan struct{})
	defer close(errQuit)

	wg := sync.WaitGroup{}

	// 启动工作协程
	wg.Add(1)
	go func() {
		defer wg.Done()
		err := s.startCtrlTun()
		if err != nil {
			slog.Error("控制通道发生错误", "err", err)
			errQuit <- struct{}{}
			return
		}
	}()

	wg.Add(1)
	go func() {
		defer wg.Done()
		err := s.startDataTun()
		if err != nil {
			slog.Error("数据通道发生错误", "err", err)
			errQuit <- struct{}{}
			return
		}
	}()

	// 等待结束
	select {
	case <-s.ctx.Done():
		slog.Debug("服务关闭")
	case <-errQuit:
		slog.Debug("服务异常退出")
	}

	// 退出
	s.Close()

	timeout, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)
	defer cancel()
	wgCh := utils.ChanWgWait(timeout, &wg)
	defer close(wgCh)

	select {
	case <-timeout.Done():
		slog.Warn("关闭超时，强制关闭")
	case <-wgCh:
		slog.Debug("服务已退出")
	}
}

func (s *Service) startCtrlTun() error {
	ctrlPort := env.AppCtrlPort
	slog.Debug("监听控制通道", slog.Uint64("port", uint64(ctrlPort)))

	// 监听端口
	ls, err := net.Listen("tcp", ":"+strconv.Itoa(int(ctrlPort)))
	if err != nil {
		return errors.Wrap(err, "监听控制通道失败")
	}
	defer utils.Close(ls)

	// 等待连接
	connCh := utils.ChanConnAccept(s.ctx, ls)
	defer close(connCh)

	// 处理连接
	for loop := true; loop; {
		select {
		case <-s.ctx.Done():
			slog.Debug("结束处理连接，由于上下文取消")
			loop = false
		case conn, ok := <-connCh:
			if !ok {
				slog.Debug("结束处理连接，由于获取连接失败")
				loop = false
			}
			s.ctrlConnWg.Add(1)
			go func() {
				defer s.ctrlConnWg.Done()
				defer utils.Close(conn)
				err := s.processCtrlConn(conn)
				if err != nil {
					slog.Error("处理控制通道连接失败", err)
				}
			}()
		}
	}

	// 等待子协程结束
	timeout, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)
	defer cancel()
	procCh := utils.ChanWgWait(timeout, &s.ctrlConnWg)
	defer close(procCh)

	select {
	case <-timeout.Done():
		slog.Warn("等待控制通道子协程结束超时")
	case <-procCh:
		slog.Debug("控制通道子协程结束")
	}

	slog.Debug("关闭控制通道")
	return nil
}

func (s *Service) processCtrlConn(controller net.Conn) error {
	slog.Info("客户端连入", "addr", controller.RemoteAddr().String())

	reader := bufio.NewReader(controller)

	// 获取转发端口
	portBuf, err := utils.ReadBuffer(reader, 2)
	if err != nil {
		return errors.Wrap(err, "获取转发端口失败")
	}
	port := binary.BigEndian.Uint16(portBuf)

	// 开放转发端口 todo 混合转发
	slog.Info("开放转发端口", "port", port)
	proxy, err := socks.New(&socks.Config{
		Name: strconv.Itoa(int(port)),
		Port: port,
		AuthMethods: []socks.Authenticator{
			&UserPassAuthenticator{},
			&NoAuthAuthenticator{},
		},
	})
	if err != nil {
		return errors.Wrap(err, "创建 socks 转发服务失败")
	}
	defer proxy.Close()

	go func() {
		err := proxy.Run()
		if err != nil {
			slog.Error("代理服务启动失败", "err", err)
			return
		}
	}()

	// 等待用户连接
	wg := sync.WaitGroup{}
	for loop := true; loop; {
		select {
		case <-s.ctx.Done():
			loop = false
		case user, ok := <-proxy.Conn:
			if !ok {
				loop = false
				err = errors.New("无法获取连接")
			}
			wg.Add(1)
			go func() {
				defer wg.Done()

				tag := user.Tag()
				tagLen := len(tag)
				tagBuf := make([]byte, 1+tagLen)
				tagBuf[0] = byte(tagLen)
				copy(tagBuf[1:], tag)
				_, err := controller.Write(tagBuf)
				if err != nil {
					utils.Close(user)
					slog.Error("向客户端发送 tag 失败", "err", err)
					return
				}
				s.userConnMap[tag] = user
			}()
		}
	}

	wg.Wait()
	return nil
}

func (s *Service) startDataTun() error {
	dataPort := env.AppDataPort
	slog.Debug("监听数据通道", slog.Uint64("port", uint64(dataPort)))

	// 监听端口
	ls, err := net.Listen("tcp", ":"+strconv.Itoa(int(dataPort)))
	if err != nil {
		return errors.Wrap(err, "监听数据通道失败")
	}
	defer utils.Close(ls)

	// 等待连接
	connCh := utils.ChanConnAccept(s.ctx, ls)
	defer close(connCh)

	// 处理连接
	for loop := true; loop; {
		select {
		case <-s.ctx.Done():
			slog.Debug("结束处理连接，由于上下文取消")
			loop = false
		case conn, ok := <-connCh:
			if !ok {
				slog.Debug("结束处理连接，由于获取连接失败")
				loop = false
			}
			s.dataConnWg.Add(1)
			go func() {
				defer s.dataConnWg.Done()
				defer utils.Close(conn)
				err := s.processDataConn(conn)
				if err != nil {
					slog.Error("处理数据通道失败", err)
				}
			}()
		}
	}

	// 等待子协程结束 todo 可配置等待时间
	timeout, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 5*time.Second)
	defer cancel()
	procCh := utils.ChanWgWait(timeout, &s.dataConnWg)
	defer close(procCh)

	select {
	case <-timeout.Done():
		slog.Warn("等待数据通道子协程结束超时")
	case <-procCh:
		slog.Debug("数据通道子协程结束")
	}

	slog.Debug("关闭数据通道")
	return nil
}

func (s *Service) processDataConn(client net.Conn) error {
	slog.Info("客户端准备接收数据 " + client.RemoteAddr().String())

	// 读取 tag
	tagLen, err := utils.ReadByte(client)
	if err != nil {
		return errors.Wrap(err, "从客户端获取 tag 失败")
	}
	tagBuf, err := utils.ReadBuffer(client, int(tagLen))
	if err != nil {
		return errors.Wrap(err, "从客户端获取 tag 失败")
	}
	tag := string(tagBuf)

	select {
	case <-s.ctx.Done():
		return nil
	default:
	}

	// 找到用户连接
	data, ok := s.userConnMap[tag]
	if !ok {
		return errors.New("查找用户连接失败")
	}
	defer func() {
		delete(s.userConnMap, tag)
		utils.Close(data)
	}()

	// 响应用户
	user := data.Conn
	err = socks.SendSuccess(user, client)
	if err != nil {
		// todo 考虑是否需要处理服务关闭后导致用户连接被关闭的情况
		return errors.Wrap(err, "向用户发送成功消息失败")
	}

	// 发送目标地址
	dest := data.Dest
	destLen := len(dest)
	destBuf := make([]byte, 1+destLen)
	destBuf[0] = byte(destLen)
	copy(destBuf[1:], dest)
	_, err = client.Write(destBuf)
	if err != nil {
		return errors.Wrap(err, "向客户端发送目标地址失败")
	}

	// 数据转发
	slog.Info("开始数据转发 " + client.RemoteAddr().String() + " <-> " + data.Dest)

	// userPipeReader, userPipeWriter := io.Pipe()
	// defer utils.Close(userPipeWriter)
	// teeUser := io.TeeReader(user, userPipeWriter)

	wg := sync.WaitGroup{}
	wg.Add(1)
	go func() {
		defer wg.Done()
		_, err := io.Copy(client, user)
		if err != nil {
			slog.Error("数据转发失败 user->client", "err", err)
		}
	}()
	wg.Add(1)
	go func() {
		defer wg.Done()
		_, err := io.Copy(user, client)
		if err != nil {
			slog.Error("数据转发失败 client->user", "err", err)
		}
	}()
	wg.Wait()

	slog.Info("数据转发结束 " + client.RemoteAddr().String() + " <-> " + data.Dest)
	return nil
}