87bae245d2
- CMakeLists.txt: 新增 middleware_ext.c、load_balance.c、grpc.c、 http3.c 到源文件列表和单元测试列表 - Makefile: 更新 SRCS，新增 4 个模块的单元测试编译规则 - README.md: 新增 Phase 4 特性（JWT Auth、负载均衡、gRPC、HTTP/3）、 模块说明表、路线图标记全部完成、测试统计（451 单元测试） - .cocoon-plan.md: Phase 4 全部标记为完成，更新当前状态与行动记录
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# Cocoon [](https://github.com/xfy911/cocoon/actions/workflows/ci.yml)
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> 一只从 **coco** 协程库中孵化出的轻量 Web 服务器。
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**Cocoon**（茧）—— 用协程的轻盈，包裹静态资源的安稳。
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[中文](#特性) | [Quick Start](#quick-start)
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## 特性
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| 特性 | 描述 |
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| 🚀 协程驱动 | 基于 coco 有栈协程，每个连接一个协程，上下文切换 < 100ns |
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| 📁 静态托管 | 目录浏览、MIME 自动识别（25+ 种）、Range 请求、index.html 自动补全 |
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| 🗜️ 动态压缩 | 对文本/JSON/CSS/JS 启用 Brotli / Gzip 压缩，图片等二进制文件跳过，Brotli 优先 |
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| 📦 缓存协商 | ETag + Last-Modified + If-None-Match + If-Modified-Since，自动 304 |
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| 🧵 多核扩展 | M:N 调度器 + Work-stealing，自动负载均衡至多核 |
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| ⚡ 零拷贝 | 优先使用 `sendfile`，减少用户态/内核态数据拷贝 |
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| 🔐 路径安全 | 自动防护路径遍历攻击 (`../`) |
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| 🛡️ 资源限制 | 空闲连接超时（默认 30s）+ 最大并发连接数限制 |
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| 📝 分级日志 | error / warn / info / debug 四级输出，命令行可调 |
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| 📊 访问日志 | Nginx combined 格式，记录 User-Agent / Referer / 状态码 |
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| 🌐 POST 回显 | 支持 JSON / form-urlencoded / multipart 文件上传 |
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| 🔧 配置文件 | JSON 配置文件 + 命令行参数覆盖，生产部署友好 |
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| 🔒 HTTPS | TLS 1.2/1.3，OpenSSL Memory BIO 集成，ALPN 协商 HTTP/2 |
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| 🚀 HTTP/2 | 完整 HTTP/2 支持（TLS + h2c 明文升级），多路复用 |
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| 🔌 WebSocket | RFC 6455，支持广播 / 频道路由 / 定向发送 |
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| 🧩 中间件 | 内置 CORS / Basic Auth / Rate Limit，可自定义注册 |
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| 🔌 插件系统 | 动态加载 .so 插件，SIGUSR1 热重载 |
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| 🏥 健康检查 | `/_health` 端点返回 JSON 服务器状态 |
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| 🔄 反向代理 | HTTP/1.1 + HTTPS 后端转发，路径前缀匹配，X-Forwarded-* 头透传 |
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| 🪟 跨平台 | Linux / macOS / Windows（MinGW/MSVC）|
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| 🔐 JWT 认证 | HS256 签名验证，Bearer Token 解析，exp 过期检查 |
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| 🛡️ Security Headers | HSTS / X-Frame-Options / CSP / X-XSS-Protection / Referrer-Policy |
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| 🆔 Request ID | 32 字符 hex 追踪 ID 生成与透传 |
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| 🚫 IP 过滤 | IPv4 / CIDR 黑名单与白名单模式，X-Forwarded-For 解析 |
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| ⚖️ 负载均衡 | 一致性哈希（MurmurHash3）、最少连接、加权响应时间（EWMA）、随机 |
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| 📡 gRPC | gRPC over HTTP/2，四种 RPC 模式（Unary/Streaming），gRPC-Web 兼容 |
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| 🌐 HTTP/3 | QUIC 传输层，HTTP/3 帧处理，QPACK 头部压缩，TLS 1.3 集成 |
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## Quick Start
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### 依赖
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- GCC / Clang（C11 标准）
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- [coco](https://github.com/xfy911/coco) 协程库（通过 git submodule 自动获取）
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- Linux（内核 ≥ 5.1，支持 io_uring）/ macOS
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- CMake 3.10+（用于构建 coco 依赖）
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### 构建
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```bash
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git clone --recursive https://github.com/xfy911/cocoon.git
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cd cocoon
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# 如果 clone 时忘了 --recursive，补初始化 submodule
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git submodule update --init --recursive
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# 构建 cocoon（会自动检测并构建 coco 依赖）
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make build-all
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# 或者分开构建
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make deps # 先构建 coco
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make # 再构建 cocoon
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# 也可以使用系统上已有的 coco
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make COCO_DIR=/path/to/coco
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```
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### 运行
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```bash
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# 单线程模式（开发调试）
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./cocoon -r ./examples/www -p 8080
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# 多线程模式（生产环境，自动检测 CPU 核心）
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./cocoon -r ./examples/www -p 8080 -t
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# 指定 8 个工作线程
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./cocoon -r ./examples/www -p 8080 -t -w 8
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```
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### 测试
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```bash
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# 启动服务器
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./cocoon -r ./examples/www -p 8080 &
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# 访问首页
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curl http://localhost:8080/
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# 目录浏览
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curl http://localhost:8080/examples/
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# Range 请求
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curl -H "Range: bytes=0-99" http://localhost:8080/index.html
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# 缓存协商（304 Not Modified）
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curl -I -H "If-None-Match: \"your-etag\"" http://localhost:8080/index.html
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# Brotli 压缩（优先）
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curl -I -H "Accept-Encoding: br" http://localhost:8080/index.html
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# Gzip 压缩（回退）
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curl -I -H "Accept-Encoding: gzip" http://localhost:8080/index.html
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# POST JSON 回显
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curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{"hello":"world"}' http://localhost:8080/api/echo
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# POST 表单回显
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curl -X POST -H "Content-Type: application/x-www-form-urlencoded" -d 'name=cocoon' http://localhost:8080/api/echo
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```
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### 自动化测试
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```bash
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# 集成测试（curl + bash）
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make test
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# 单元测试（Unity 框架）
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make unit-test
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# 一键运行所有测试
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make test-all
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# 性能基准（wrk）
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make bench
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```
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## 配置文件示例
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```json
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{
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"root_dir": "./examples/www",
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"port": 8080,
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"threaded": true,
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"workers": 4,
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"max_connections": 10000,
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"timeout_ms": 30000,
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||
"log_level": "info",
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"access_log": "-",
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"cors_enabled": true,
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"rate_limit": 100,
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"plugins": ["plugins/hello.so"],
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"proxies": [
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{
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"prefix": "/api",
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||
"target": "http://localhost:3000"
|
||
},
|
||
{
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||
"prefix": "/secure",
|
||
"target": "https://api.example.com"
|
||
}
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]
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||
}
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```
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运行：`./cocoon -c cocoon.json`
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## 命令行参数
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```
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Usage: ./cocoon [options]
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Options:
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-r <dir> 静态资源根目录（必填）
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-p <port> 监听端口（默认 8080）
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-t 启用多线程调度
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-w <num> 工作线程数（默认自动检测 CPU 核心）
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-m <num> 最大并发连接数限制（默认 10000）
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-o <ms> 连接空闲超时毫秒数（默认 30000）
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-l <level> 日志级别：debug, info, warn, error（默认 info）
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-v 详细日志输出（等同于 -l debug）
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--no-gzip 禁用 gzip 压缩
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--no-brotli 禁用 brotli 压缩
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--cors 启用 CORS 中间件
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--auth-user <user> HTTP 基础认证用户名
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--auth-pass <pass> HTTP 基础认证密码
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--rate-limit <rps> 每秒请求数限制（按 IP）
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--access-log <path> 访问日志路径（- 表示 stdout）
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--plugin <path> 加载插件（可多次指定）
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-h 显示帮助
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```
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## 架构
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```
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┌─────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌──────────────┐
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│ main.c │────▶│ server.c │────▶│ static.c │
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│ (入口) │ │ (TCP 服务器) │ │ (静态文件) │
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└─────────────┘ └─────────────────┘ └──────────────┘
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│
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▼
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┌─────────────────┐
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│ http.c │
|
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│ (HTTP 解析) │
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└─────────────────┘
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||
│
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||
▼
|
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┌─────────────────┐
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||
│ coco 协程库 │
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│ (并发 + I/O) │
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└─────────────────┘
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```
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### 模块职责
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| 文件 | 职责 |
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|------|------|
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| `main.c` | 程序入口、信号处理、命令行参数解析 |
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| `server.c` | TCP 服务器生命周期 + 连接超时管理 + 并发限制 |
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| `http.c` | HTTP/1.1 请求解析、响应头格式化、MIME 类型推断 |
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| `static.c` | 静态文件服务（sendfile/gzip/brotli）、目录浏览 HTML、错误响应 |
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| `log.c` | 分级日志输出（error/warn/info/debug） |
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| `access_log.c` | 访问日志（Nginx combined 格式） |
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| `config.c` | JSON 配置文件解析 |
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| `multipart.c` | multipart/form-data 文件上传解析 |
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| `tls.c` | TLS/SSL 层（OpenSSL Memory BIO） |
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| `http2.c` | HTTP/2 协议实现（nghttp2） |
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| `websocket.c` | WebSocket 协议（RFC 6455）+ 广播/频道路由 |
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| `middleware.c` | 中间件注册表 + 内置 CORS / Basic Auth / Rate Limit |
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| `plugin.c` | 动态插件加载 + 热重载 |
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| `platform.c` | 跨平台抽象（Linux/macOS/Windows） |
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| `proxy.c` / `proxy_tls.c` | 反向代理（HTTP/1.1 + HTTPS 后端转发） |
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| `cocoon.h` | 公共配置结构体与错误码定义 |
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| `middleware_ext.c/h` | 扩展内置中间件：JWT Auth / Security Headers / Request ID / IP 过滤 |
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| `load_balance.c/h` | 分布式负载均衡：一致性哈希 / 最少连接 / 加权响应时间 / 随机 |
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| `grpc.c/h` | gRPC over HTTP/2：消息帧编解码 / 四种 RPC 模式 / gRPC-Web 兼容 |
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| `http3.c/h` | HTTP/3 over QUIC：QUIC 传输 / 帧处理 / QPACK 压缩 / TLS 1.3 接口 |
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## 核心 API 速览
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### HTTP 解析
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```c
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http_request_t req;
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int parsed = http_parse_request(buf, buf_len, &req);
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// req.method, req.path, req.content_length, req.keep_alive ...
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```
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### 响应格式化
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```c
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http_response_t resp = {
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.status_code = 200,
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.content_type = "text/html",
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||
.content_length = file_size,
|
||
.keep_alive = true
|
||
};
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||
int n = http_format_response_header(buf, sizeof(buf), &resp);
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||
```
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### 文件服务
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```c
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static_serve_file(fd, &req, "/var/www/html");
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||
static_serve_directory(fd, &req, "/var/www/html", real_path);
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||
static_send_error(fd, 404, true);
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```
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## 安全设计
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- **路径遍历防护**：自动过滤 `../`，拒绝超出根目录的访问
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- **目录隐藏**：不显示以 `.` 开头的隐藏文件
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- **HTML 转义**：目录列表中的文件名自动转义，防止 XSS
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- **请求方法过滤**：支持 `GET` / `HEAD` / `POST`，拒绝其他方法
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## 性能
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| 指标 | 数值 | 条件 |
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|------|------|------|
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| 协程上下文切换 | < 100ns | coco 基准 |
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| 单线程 RPS | ~16K | wrk, 100 连接, 4 线程 |
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| 平均延迟 | ~60μs | wrk, 100 连接, 4 线程 |
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| 最大并发 | 数万连接 | 单线程模式 |
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| 多线程扩展 | 线性至核数 | M:N 调度 + Work-stealing |
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| 单元测试 | 451 项全部通过 ✓ | Unity 框架 |
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| 集成测试 | 109 项全部通过 ✓ | curl + bash |
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> 压测环境：AMD EPYC / 4 核 / Ubuntu 22.04 / io_uring 后端
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```bash
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# 复现压测
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make bench
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```
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## 示例页面
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内置响应式示例首页，展示 Cocoon 三大特性：
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> 渐变紫蓝背景 + 玻璃拟态卡片 + 移动端适配
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## 路线图
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- [x] ETag / Last-Modified 缓存协商 + 304 Not Modified
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- [x] Brotli / Gzip 动态压缩（Brotli 优先）
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- [x] 连接空闲超时 + 最大并发限制
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- [x] 分级日志系统 + 访问日志
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- [x] POST 请求体解析（JSON / form-urlencoded / multipart 文件上传）
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- [x] 配置文件支持（JSON）
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- [x] HTTPS / TLS 支持
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- [x] HTTP/2 多路复用（TLS + h2c）
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- [x] WebSocket 支持（广播 + 频道）
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- [x] 中间件机制（CORS / Basic Auth / Rate Limit）
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- [x] 插件系统（动态加载 + 热重载）
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- [x] 健康检查端点
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- [x] 跨平台支持（Windows）
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- [x] 反向代理支持
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- [x] 虚拟主机 / 多站点
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- [x] JWT 认证中间件（HS256）
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- [x] Security Headers 中间件（HSTS / CSP / X-Frame-Options）
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- [x] Request ID 追踪中间件
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- [x] IP 黑白名单过滤中间件（CIDR 支持）
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- [x] 分布式负载均衡（一致性哈希 / 最少连接 / EWMA / 随机）
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- [x] gRPC 支持（Unary / Server / Client / Bidirectional Streaming）
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- [x] HTTP/3 over QUIC（QPACK / TLS 1.3）
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## 构建与安装
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```bash
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make build-all # 完整构建（含 coco 依赖）
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make test # 运行集成测试
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make unit-test # 运行单元测试
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make test-all # 一键运行所有测试
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make bench # 运行性能基准
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make install # 安装到 /usr/local/bin
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make clean # 清理构建产物
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```
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## 许可证
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MIT © xfy
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> 用 [coco](https://github.com/DefectingCat/coco) 孵化，为轻量而生。
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