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execve_hook/SOCKET_IMPROVEMENTS.md

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Socket通信现代化改进总结

改进内容

本次改进对原有的Unix Socket通信机制进行了全面重构，实现了更加现代化、结构化的双向通信协议，并添加了实时监听终端窗口大小变化的功能。

主要特性

1. 结构化消息协议

  • 消息头设计：采用固定16字节的消息头，包含魔数、类型、载荷长度
  • 魔数验证：使用 0x42534D54 ("BSMT") 作为魔数，确保协议正确性
  • 类型安全：明确定义消息类型枚举，避免混淆

2. 实时窗口大小监听

  • 信号驱动：使用 SIGWINCH 信号捕获终端窗口大小变化
  • 条件变量唤醒：使用 pthread_cond_t 实现高效的事件驱动等待
  • 零延迟响应：信号触发时立即唤醒处理线程，无需轮询
  • 独立线程：专门的监控线程处理窗口事件，不阻塞主流程
  • 自动同步：窗口大小变化时自动发送更新消息给服务端

3. 双向通信

  • 客户端 → 服务端：初始化消息、窗口大小更新
  • 服务端 → 客户端：响应消息、关闭通知
  • 并发处理：使用多线程/goroutine 同时处理双向消息

4. 线程安全

  • 使用 pthread_mutex 保护共享资源
  • 使用 sig_atomic_t 处理信号标志
  • Go 端使用 channel 控制 goroutine 生命周期

文件变更

新增文件

  1. src/socket_protocol.h - 协议定义头文件

    • 消息类型枚举
    • 消息头结构
    • 终端信息结构
    • 函数声明

  2. src/socket_protocol.c - 协议实现

    • write_message() - 发送结构化消息
    • read_message() - 读取结构化消息
    • free_message_payload() - 释放消息载荷

  3. tests/test_window_resize.c - 窗口大小测试程序

    • 演示实时窗口监听功能
    • 交互式测试工具

  4. SOCKET_PROTOCOL.md - 协议文档

    • 详细的协议说明
    • 使用示例
    • 架构设计文档

修改文件

  1. src/client.c - 完全重构

    • 添加 SIGWINCH 信号处理器
    • 实现窗口监控线程
    • 使用新的消息协议
    • 添加响应监听线程

  2. internal/services/tasks/socket.go - Go服务端重构

    • 实现新的消息读写函数
    • 添加消息类型常量
    • 实现窗口大小更新监听
    • 优化错误处理

  3. Makefile - 更新编译规则

    • 添加 socket_protocol.o 依赖
    • 添加新测试目标

使用方法

编译

cd execve_hook
make clean
make

# 编译测试程序
make test_window_resize

测试窗口大小监听

  1. 启动Go服务端：
cd go_service
sudo ./build/bash_go_service-amd64 daemon
  1. 运行测试程序：
cd execve_hook
./build/test_window_resize

  1. 在程序运行时调整终端窗口大小

  2. 观察服务端日志输出窗口大小更新信息

开启调试模式

make DEBUG=1
make test_window_resize

技术亮点

1. 现代C编程实践

  • 使用 pthread 多线程
  • 使用 pthread_cond_t 条件变量实现事件驱动
  • 使用 sigaction 处理信号（而非过时的 signal）
  • 使用 clock_gettime 实现带超时的条件等待
  • 结构化错误处理
  • 内存管理规范（malloc/free配对）

2. 高效的消息序列化

  • 使用二进制协议，避免文本解析开销
  • 固定头部 + 可变载荷设计
  • 支持零拷贝传输（直接读写buffer）

3. 并发模型

  • C端：

    • 主线程：发送初始消息
    • 窗口监控线程：监听 SIGWINCH 信号（条件变量驱动）
    • 响应监听线程：接收服务端消息
    • 输入监听线程：捕获键盘和鼠标事件

  • Go端：

    • 主 goroutine：处理业务逻辑
    • 监听 goroutine：接收客户端更新消息

4. 协议扩展性

设计的消息类型枚举支持轻松添加新消息类型：

typedef enum {
    MSG_TYPE_INIT = 1,
    MSG_TYPE_WINDOW_SIZE_UPDATE = 2,
    MSG_TYPE_SERVER_RESPONSE = 3,
    MSG_TYPE_CLOSE = 4,
    // 可以继续添加新类型...
    MSG_TYPE_HEARTBEAT = 5,
    MSG_TYPE_FILE_TRANSFER = 6,
    // ...
} MessageType;

性能考虑

  • 窗口监听：使用条件变量实现事件驱动，零 CPU 占用等待，即时响应
  • 输入监听轮询间隔：100ms，平衡响应性和 CPU 使用
  • 消息大小：终端信息约 60-80 字节，网络开销小
  • 内存使用：动态分配，用完即释放
  • 线程数量：固定 4 个线程（C端），不会无限增长

兼容性

  • Linux内核: 2.6+（支持SIGWINCH信号）
  • Glibc: 2.17+（pthread支持）
  • Go版本: 1.16+

未来优化方向

  1. 去重机制：连续相同窗口大小不重复发送
  2. 批量更新：合并短时间内的多次变化
  3. 心跳机制：检测连接状态
  4. 压缩传输：对大载荷使用压缩
  5. 加密通信：添加消息加密层
  6. 条件变量优化：✅ 已完成 - 使用 pthread_cond_t 替代轮询

测试覆盖

  • ✓ 基本消息收发
  • ✓ 窗口大小监听
  • ✓ 多线程并发
  • ✓ 异常断开处理
  • ✓ 大载荷传输
  • ⚠ 压力测试（待完善）
  • ⚠ 内存泄漏检测（待完善）

总结

本次改进将原有的简单socket通信升级为现代化的、可扩展的双向通信机制。通过采用结构化协议、多线程设计和信号驱动机制，实现了实时监听终端窗口大小变化的功能，为后续更多实时交互特性奠定了基础。