作者：冬瓜
原文链接：Guardia · 瓜地
前文我们了解了 Shadowsocks 通过 EventLoop 的循环，整体构建了一个 Reactor 模式来将时间逐层传递给 EventHandler，然后在进行 I/O 处理。
我们再次查看 handle_event 的代码进行跟踪：
def handle_event(self, sock, fd, event):
# 处理 events 并派发到指定的 handlers
if sock:
logging.log(shell.VERBOSE_LEVEL, 'fd %d %s', fd,
eventloop.EVENT_NAMES.get(event, event))
# 如果是 TCPRelay 的 socket
# 这时候说明有 TCP 连接,创建 TCPRelayHandler 并封装
if sock == self._server_socket:
if event & eventloop.POLL_ERR:
# TODO
raise Exception('server_socket error')
try:
logging.debug('accept')
# 接受连接
conn = self._server_socket.accept()
# 完成 handler 封装
TCPRelayHandler(self, self._fd_to_handlers,
self._eventloop, conn[0], self._config,
self._dns_resolver, self._is_local)
except (OSError, IOError) as e:
error_no = eventloop.errno_from_exception(e)
if error_no in (errno.EAGAIN, errno.EINPROGRESS,
errno.EWOULDBLOCK):
return
else:
shell.print_exception(e)
if self._config['verbose']:
traceback.print_exc()
else:
if sock:
# 找到 fd 对应的 TCPRelayHandler
handler = self._fd_to_handlers.get(fd, None)
if handler:
# 启用 handler 来处理读写事件
handler.handle_event(sock, event)
else:
logging.warn('poll removed fd')其实在源码中，作者对客户端链接建立的完全过程做了注释：
# for each opening port, we have a TCP Relay
# 对于每一个开启的端口，都会拥有一个 TCPRelay
# for each connection, we have a TCP Relay Handler to handle the connection
# 对于每一个连接请求，都有一个 TCPRelayHandler 来持有
# for each handler, we have 2 sockets:
# local: connected to the client
# remote: connected to remote server
# 对于每一个 handler，有两种 Sockets
# local: 用于链接到客户端
# remote: 用于链接到远程服务器这里解释了每个对象的作用。其中，TCPRelay 由 _server_socket 来记录监听端口的 Socket，_listen_port 和 _listen_addr 分别代表监听的端口和地址。另外还有很多属性来记录各种状态，例如 _config 来记录配置，_is_local 记录是否为本地客户端请求，_fd_to_handler 持有对应的 handler 的映射关系。
如果产生 Event 的 Socket 是 TCPRelay 本身，那么 accept() 之后会建立一个新的 TCP 连接，并创建 TCPRelayHandler 对象来负责处理，这种事件用于 Client 端和 Proxy 端的连接和传递；否则说明 Event 的 Socket 为 TCPRelayHandler 的，这时候 fd 会检索到相关 handler 并调用 handle_event 来处理 Event。
在继续阅读之前，我们先来回顾 Event 在 epoll 的操作过程中可能出现的一些状态，以 C 代码中的宏名称为标准：
EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）；
EPOLLOUT：表示对应的文件描述符可以写；
EPOLLPRI：表示对应的文件描述符有紧急的数据可读（这里应该表示有带外数据到来）；
EPOLLERR：表示对应的文件描述符发生错误；
EPOLLHUP：表示对应的文件描述符被挂断；
EPOLLET： 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式，这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。
EPOLLONESHOT：只监听一次事件，当监听完这次事件之后，如果还需要继续监听这个socket的话，需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里在 eventloop.py 中我们找到了这些对应状态：
POLL_NULL = 0x00
POLL_IN = 0x01
POLL_OUT = 0x04
POLL_ERR = 0x08
POLL_HUP = 0x10
POLL_NVAL = 0x20
EVENT_NAMES = {
POLL_NULL: 'POLL_NULL', # 事件为空
POLL_IN: 'POLL_IN', # 有数据可读
POLL_OUT: 'POLL_OUT', # 写数据不会导致阻塞
POLL_ERR: 'POLL_ERR', # 指定的文件描述符发生错误（revents 域）
POLL_HUP: 'POLL_HUP', # 指定的文件描述符挂起事件
POLL_NVAL: 'POLL_NVAL', # 指定的文件描述符非法
}而 TCPRelay 在循环中拿到的拿到的 Event 只有状态为 POLL_IN 才能为其分配指定的 handle。而在分配之前，前面的那个代码片段仅仅是判断了 POLL_ERR 这种 fd 发生错误的状况。于是去查看一下 Event 投放的入口 add_to_loop 方法：
def add_to_loop(self, loop):
if self._eventloop:
raise Exception('already add to loop')
if self._closed:
raise Exception('already closed')
self._eventloop = loop
# 仅仅向 loop 中投递两种状态的 event
self._eventloop.add(self._server_socket,
eventloop.POLL_IN | eventloop.POLL_ERR, self)
# 为循环增加周期
self._eventloop.add_periodic(self.handle_periodic)在 add_to_loop 中仅注册了可读事件，所以不会出现其他的情况。
在前文中，我们说一个 TCPRelay 代表的其实就是一个普通的 TCP 服务器，其中持有了所监听的端口(_listen_port)和 IP 地址(_listen_addr)。但是我们在使用 Shadowsocks 时，在 PAC 过滤文件中仅仅用域名字符串数组的形式来存储，并无法得知其 IP，那我们的 TCPRelay 如何对事件对指定的地址进行转发呢？我们可以在 __init__ 构造方法的代码中发现答案：
addrs = socket.getaddrinfo(listen_addr, listen_port, 0,
socket.SOCK_STREAM, socket.SOL_TCP)
af, socktype, proto, canonname, sa = addrs[0]
server_socket = socket.socket(af, socktype, proto)
server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
server_socket.bind(sa)不禁要问 getaddrinfo 方法是什么，问什么能拿到这么多信息？我们用 iPython 直接调试一下这个方法：
可以发现 getaddrinfo 可以对域名做地址解析。并且通过文档查询该方法会将主机参数转换为包含用于创建连接到该服务的 Socket 的所有必须参数的 5 元祖集合。其函数范式如下：
socket.getaddrinfo(host, port[, family[, socktype[, proto[, flags]]]])
> return (family, socktype, proto, canonname, sockaddr)由此可以看出，这个方法可以获取到主机的全部信息，是 TCPRelay 成功监听的关键之一。
将 TCPRelay 转发给 TCPRelayHandler 之后，handle_event 会对应选择处理的事件。它会再进一步，根据事件的种类，调用相应的函数来做处理，这也是一个转发的过程。注意，这里的 handle_event 是由 TCPRelayHandler 实例的方法属性，而不是上文中出现的 TCPRelay 中的属性。在这个方法中，会追踪 Socket 来决策调用方法。
在看源码之前，我们先来了解一下 stage 过程是如何定义的（还是在 tcprelay.py 中）：
# as ssserver:
# stage 0 初始状态，SOCKS5 握手，仅仅需要跳入 STAGE_ADDR 状态即可
# stage 1 SOCKS5 建立连接阶段，从本地获取地址（addr），DNS 进行解析
# stage 3 DNS 解析后连接到远端
# stage 4 从本地获取数据，保持连接
# stage 5 建立管道（pipe），SOCK5 传输
STAGE_INIT = 0
STAGE_ADDR = 1
STAGE_UDP_ASSOC = 2
STAGE_DNS = 3
STAGE_CONNECTING = 4
STAGE_STREAM = 5
STAGE_DESTROYED = -1了解了各个 stage 过程的定义，我们来看下 handle_event 是如何根据 stage 过程种类来调用相应的函数的。这个过程也就是我们了解的转发过程：
def handle_event(self, sock, event):
# 处理所有事件并派发给指定的方法
if self._stage == STAGE_DESTROYED:
logging.debug('ignore handle_event: destroyed')
return
# 处理顺序很重要，优先级相关
# 处理 self._romte_sock Socket
if sock == self._remote_sock:
# 文件描述符错误，直接进入 STAGE_DESTROYED 阶段
if event & eventloop.POLL_ERR:
self._on_remote_error()
if self._stage == STAGE_DESTROYED:
return
# 有数据可读或已经被挂起，进行读数据事件
if event & (eventloop.POLL_IN | eventloop.POLL_HUP):
self._on_remote_read()
# 如果已经进入 STAGE_DESTROYED 结束处理
if self._stage == STAGE_DESTROYED:
return
# 如果需要写数据，进行写数据事件
if event & eventloop.POLL_OUT:
self._on_remote_write()
# 处理 self._local_sock Socket
elif sock == self._local_sock:
if event & eventloop.POLL_ERR:
self._on_local_error()
if self._stage == STAGE_DESTROYED:
return
if event & (eventloop.POLL_IN | eventloop.POLL_HUP):
self._on_local_read()
if self._stage == STAGE_DESTROYED:
return
if event & eventloop.POLL_OUT:
self._on_local_write()
else:
# 未知套接字直接打印 log
logging.warn('unknown socket')以上代码中，handle_event 会根据事件发生的 Socket 决定调用方法，我们发现 self._remote_sock 和 self._local_sock 两个套接字，其执行方法是对称的。这两个套接字的作用分别是什么作用呢？用一张图来描述一下整个的约定：
这是上一篇文章中一张插图的修改，其中黑色圆点代表 local_sock，红色圆点代表 remote_sock。由于 Shadowsocks 源码是客户端和服务端复用的代码，所以对于 sslocal 和 ssserver 而言其 Socket 表示的含义不同：
sslocal而言：local_sock指的是 SOCK5 客户端，remote_sock指的是ssserver；ssserver而言：local_sock指的是sslocal，remote_sock指的是目标服务器。
我们可以按照图示位置（想对与当前节点而言），将设备分为左端和右端。抽象出来 local_sock 是与左端设备通信的 Socket，而 remote_sock 是与右端设备通信的 Socket。这样我们就能发现其对称性，公用一套相同逻辑的代码。
之前提及到的 handle_event 方法，当与左端通信的时候，会涉及到三个方法，并对应如下几种事件来定制处理，详细来看一下：
POLL_ERR：self._on_local_error()错误处理。POLL_IN或POLL_HUP：self._on_local_read()读事件。POLL_OUT：self._on_local_write()写事件。
def _on_local_read(self):
# 处理所有的本地读事件并派发给不同 stage 处理方法
# 判断非 sslocal 状态，预防判断
if not self._local_sock:
return
is_local = self._is_local
data = None
# 如果是 sslocal 则用上端极值
if is_local:
buf_size = UP_STREAM_BUF_SIZE
else:
buf_size = DOWN_STREAM_BUF_SIZE
# 接受至多 buf_size 大小的数据
try:
data = self._local_sock.recv(buf_size)
# 异常处理，分成两种情况
# 1. 如果异常原因为 ETIMEOUT, EAGAIN, EWOULDBLOCK 直接 return
# 2. 否则直接销毁当前的 TCPRelayHandler
except (OSError, IOError) as e:
if eventloop.errno_from_exception(e) in \
(errno.ETIMEDOUT, errno.EAGAIN, errno.EWOULDBLOCK):
return
if not data:
self.destroy()
return
# 计时器重置
self._update_activity(len(data))
# 如果 data 是 sslocal 发送来的，直接解密数据
if not is_local:
data = self._cryptor.decrypt(data)
# 判断数据解析后是否合法
if not data:
return
# 多状态分类讨论，即状态机分类
if self._stage == STAGE_STREAM:
self._handle_stage_stream(data)
return
elif is_local and self._stage == STAGE_INIT:
# jump over socks5 init
if self._is_tunnel:
self._handle_stage_addr(data)
return
else:
self._handle_stage_init(data)
elif self._stage == STAGE_CONNECTING:
self._handle_stage_connecting(data)
elif (is_local and self._stage == STAGE_ADDR) or \
(not is_local and self._stage == STAGE_INIT):
self._handle_stage_addr(data)该方法从 local_sock 中读取数据，并通过状态来派发给不同的方法进行处理。在 _on_local_read 的实现中可以看出状态机做出了以下方法映射：
STAGE_INIT：self._handle_stage_initSTAGE_ADDR：self._handle_stage_addrSTAGE_CONNECTING：self._handle_stage_connectingSTAGE_STREAM：self_handle_stage_stream
而其他的状态仅仅代表一个中间过程量标记，而不导致任何实质性的改变。当然这些状态对于 TCPRelayHandler 的状态划分是十分重要的。既然我们已经确定 TCPRelayHandler 是一个状态机，那么我们将 sslocal 和 ssserver 的状态转移列举出来，从而更清晰的把握整体行为驱动：
而 ssserver 的状态流程在上述代码中也能找到一些差异：
elif (is_local and self._stage == STAGE_ADDR) or \
(not is_local and self._stage == STAGE_INIT):
self._handle_stage_addr(data)not is_local 对应的是从 sslocal 发送来的数据，所以 ssserver 真正的起始状态是 STAGE_ADDR，这也验证了上一篇文的一个观点：ssserver 只起到中继作用，负责解密以后将数据转发给目标服务器，并不涉及 SOCK5 协议中任何一部分。而在 STAGE_INIT 阶段主要的工作是SOCKS5 握手，所以 ssserver 没有这个流程也是理所当然的。
# 嗅探到是错误，写日志直接销毁
def _on_local_error(self):
logging.debug('got local error')
if self._local_sock:
logging.error(eventloop.get_sock_error(self._local_sock))
self.destroy()def _on_local_write(self):
# 处理本地可写事件
if self._data_to_write_to_local:
data = b''.join(self._data_to_write_to_local)
self._data_to_write_to_local = []
# 数据写入
self._write_to_sock(data, self._local_sock)
else:
# 更新 Socket 监听事件
self._update_stream(STREAM_DOWN, WAIT_STATUS_READING)_on_local_write 的作用就是如果 self._data_to_write_to_local 中有数据，则完成写入 self._local_sock，否则更新 Socket 的细节。
在上述的分析中，我们已经知道了 TCPRelayHandler 在接受事件中，除了根据事件种类进行分类投递以外，还需要区分此时状态机的状态，才能确定处理细节。_handle_stage_[stage detail] 方法负责了 SOCKS5 协议的相关通信，控制了 Shadowsocks 内部状态机的转移，是真个项目中的核心部分。
def _handle_stage_init(self, data):
try:
# 进行协商授权
self._check_auth_method(data)
except BadSocksHeader:
# 如果是 SOCKS5 协议头错误，授权失败
self.destroy()
return
except NoAcceptableMethods:
# 验证错误，授权失败
self._write_to_sock(b'\x05\xff', self._local_sock)
self.destroy()
return
# 写入 sock，代表握手成功
self._write_to_sock(b'\x05\00', self._local_sock)
# 状态转移
self._stage = STAGE_ADDR_handle_stage_init 是 SOCKS5 认证方式的协商方法，其中通过 _check_auth_method 方法来检测协商授权。需要注意的是，由于整个 SOCKS5 握手过程都是在 sslocal 中完成的，所以这个方法只有可能被 sslocal 调用。
这个方法较为繁琐，因为在 STAGE_ADDR 过程中要分为 TCP、UDP 两种方式分别处理，而且还要判断是否开启 One Time Auth（一次性授权） 功能。我们将 UDP 和 One Time Auth 的代码删去，单看 TCP 流程。
def _handle_stage_addr(self, data):
if self._is_local:
# 此处获取 CMD 字段，并进行检测
cmd = common.ord(data[1])
if cmd == CMD_UDP_ASSOCIATE:
self._stage = STAGE_UDP_ASSOC
return
elif cmd == CMD_CONNECT:
# 此处使用集合切片
# 只截取 VER CMD RSV
data = data[3:]
else:
logging.error('unknown command %d', cmd)
self.destroy()
return
# 对切片数据进行解析，并保存在 header_result
header_result = parse_header(data)
if header_result is None:
raise Exception('can not parse header')
# 这里可以看出 header_result 如果合法，即为一个 4 元元祖
# addrtype = ATYP
# remote_addr = DST.ADDR
# remote_port = DST.PORT
# header_length = 1 + n + 2
addrtype, remote_addr, remote_port, header_length = header_result
# 用 unicode 进行解码
self._remote_address = (common.to_str(remote_addr), remote_port)
# 暂停读操作
self._update_stream(STREAM_UP, WAIT_STATUS_WRITING)
# 状态转移至 STAGE_DNS
self._stage = STAGE_DNS
if self._is_local:
# 转发 SOCKS5 响应，完成简历连接过程
self._write_to_sock((b'\x05\x00\x00\x01'
b'\x00\x00\x00\x00\x10\x10'),
self._local_sock)
# 在数据存储在 Buffer 之前，进行加密（因为要发送到 ssserver）
data_to_send = self._encryptor.encrypt(data)
self._data_to_write_to_remote.append(data_to_send)
# 直接调用 _handle_dns_resolved
# DNS 解析 self._chosen_server
self._dns_resolver.resolve(self._chosen_server[0],
self._handle_dns_resolved)
else:
# 去除 header 在保存到 Buffer 中
if len(data) > header_length:
# 这里来解析 remote，即 DST.ADDR
self._data_to_write_to_remote.append(data[header_length:])
self._dns_resolver.resolve(remote_addr,
self._handle_dns_resolved)上述代码中解释几个地方：
- 在组成
header_result中，ATYP、DST.ADDR和DST.PORT是我们在上一篇文中提到的 SOCKS5 的请求格式中的数据划分（下表附出）。在 Shadowsocks 中预定ATYP、DST.ADDR和DST.PORT为header，其长度header_length为1 + n + 2。 - 在取出
header之后，需要对sslocal和ssserver做出划分。如果是sslocal，需要先发送 SOCKS5 相应，完成握手全部过程。然后数据保存在 Buffer 之前需要对数据加密，而数据组装完成是直接发送的，不再进行加密操作。数据发送给ssserver，DNS 需要解析self._chosen_server。 - 如果是
ssserver，首先要取出header部分，然后保存到 Buffer。因为对于你要访问的目标服来说，有无这个头是无所谓的。之后 DNS 需要解析header中拿到的目标地址。
+----+-----+-------+------+----------+----------+
|VER | CMD | RSV | ATYP | DST.ADDR | DST.PORT |
+----+-----+-------+------+----------+----------+
| 1 | 1 | 1 | 1 | Variable | 2 |
+----+-----+-------+------+----------+----------+用一张图来清晰的描述 _handler_stage_addr 函数的整个流程：
其中绿色椭圆代表加密过程，蓝色箭头代表在数据传递过程中会使用 Buffer 做优化。在执行完 _handle_stage_addr 之后，状态转移到 STAGE_DNS，同时调用了 _update_stream ，使得当前的 TCPRelayHandler 停止监听任何事件。也就是说，TCPRelayHandler 直到 DNS 解析完成之前，处于被挂起状态。当调用 self._handle_dns_resolved 才重新被唤醒。
def _handle_dns_resolved(self, result, error):
if error:
# 解析错误，先取出监听的 ip 和 端口，并写入log
# 自身销毁
addr, port = self._client_address[0], self._client_address[1]
logging.error('%s when handling connection from %s:%d' %
(error, addr, port))
self.destroy()
return
if not (result and result[1]):
self.destroy()
return
ip = result[1]
# 状态改变
self._stage = STAGE_CONNECTING
# 获取 address
remote_addr = ip
# 根据获取端口号
if self._is_local:
remote_port = self._chosen_server[1]
else:
remote_port = self._remote_address[1]
if self._is_local and self._config['fast_open']:
# 这里是 TFO
# 如果发现有 TFO 相关配置，则简化握手
self._stage = STAGE_CONNECTING
# 无需等待创建
self._update_stream(STREAM_UP, WAIT_STATUS_READING)
else:
# 正常握手连接
remote_sock = self._create_remote_socket(remote_addr,
remote_port)
try:
# 开始连接
remote_sock.connect((remote_addr, remote_port))
except (OSError, IOError) as e:
if eventloop.errno_from_exception(e) == \
errno.EINPROGRESS:
pass
# 增加 ERR 和 OUT 事件的监听
self._loop.add(remote_sock,
eventloop.POLL_ERR | eventloop.POLL_OUT,
self._server)
self._stage = STAGE_CONNECTING
self._update_stream(STREAM_UP, WAIT_STATUS_READWRITING)
self._update_stream(STREAM_DOWN, WAIT_STATUS_READING)上述代码中的过程是检测 DNS 解析结果，如果出现错误则直接销毁；否贼会传建一个与远端通信的 Socket ，连接到 remote_addr 的 remote_port z合格端口上。然后在实践循环中监听 POLL_OUT 可写事件的监听，并将状态机状态切换到 STAGE_CONNECTING。
在 _handle_stage_connecting 过程中，作用是将传递过来的当前 data 添加到 Buffer 中。当起始地点为 sslocal 则需要进行加密再添加。这之中的代码较长，但是其目的是为了处理 TCP Fast Open (TFO) 和 One Time Auth 配置的相关逻辑，其核心的步骤仅仅是如下代码：
if self._is_local:
data = self._encryptor.encrypt(data)
self._data_to_write_to_remote.append(data)在 _handle_stage_stream 过程中，是对传递来的 data 进行发送的过程。同样的在 sslocal 为起点时，严先进行加密。
在 Handler 的代码中，我们会发现略过了很多关于 Stream 的分析。例如 _update_stream 具体发生了什么等等。为了彻底搞明白，再引入一个 Stream 的概念。
对于每一个 Handler，数据都会有两个方向：
- upstream（上游）：从客户端到服务器，用于本地数据读取，远程端写入；
- downstream（下游）：从服务器到客户端，用于本地数据写入，远程端读取。
STREAM_UP = 0
STREAM_DOWN = 1并且对于每个 Stream，都有可能处于以下状态：
WAIT_STATUS_INIT = 0 # 初始状态
WAIT_STATUS_READING = 1 # 写状态
WAIT_STATUS_WRITING = 2 # 读状态
WAIT_STATUS_READWRITING = WAIT_STATUS_READING | WAIT_STATUS_WRITING # 读写状态如果想控制 Stream 的状态并使其反映到其他代码位置，做出正确的判断，在整个的事件循环中，也就自然地要维护一个 Stream 的状态机了。_update_stream 会在 _downstream_status 和 _upstream_status 发生变化的时候，更新 Socket 监听的事件。而具体的更新操作全部交给了上面讲述的 Handler 中来维护。简化一下 Handler 的实现逻辑，单看 Stream 的状态更新：
# 这段代码的注释来自：https://loggerhead.me/posts/shadowsocks-yuan-ma-fen-xi-tcp-dai-li.html
# 其描述的是 events 状态二元组 (X, Y) 表示
# X：_local_sock 监听的事件
# Y：_remote_sock 监听的事件
def _handle_stage_addr(self, data):
# ( , IO)
self._update_stream(STREAM_UP, WAIT_STATUS_WRITING)
def _handle_dns_resolved(self, result, error):
# (I, IO)
self._update_stream(STREAM_UP, WAIT_STATUS_READWRITING)
self._update_stream(STREAM_DOWN, WAIT_STATUS_READING)
def _on_local_write(self):
if self._data_to_write_to_local:
...
else:
# self._remote_sock: POLL_IN
self._update_stream(STREAM_DOWN, WAIT_STATUS_READING)
def _on_remote_write(self):
if self._data_to_write_to_remote:
...
else:
# self._local_sock: POLL_IN
self._update_stream(STREAM_UP, WAIT_STATUS_READING)
def _write_to_sock(self, data, sock):
if uncomplete:
if sock == self._local_sock:
# self._local_sock: POLL_OUT
self._update_stream(STREAM_DOWN, WAIT_STATUS_WRITING)
elif sock == self._remote_sock:
# self._remote_sock: POLL_OUT
self._update_stream(STREAM_UP, WAIT_STATUS_WRITING)
else:
if sock == self._local_sock:
# self._remote_sock: POLL_IN
self._update_stream(STREAM_DOWN, WAIT_STATUS_READING)
elif sock == self._remote_sock:
# self._local_sock: POLL_IN
self._update_stream(STREAM_UP, WAIT_STATUS_READING)想对着 Events 描述的二元组 (self._local_sock, self._remote_sock) 监听事件，其 Stream 也发生了状态的转移，我们使用 (self._downstream_status, self._upstream_status) 来描述这个二元组来描述 Stream。
| Stream | Event |
|---|---|
(R, R) |
(I, I) |
(R, W) |
(NA, IO) |
(R, RW) |
(I, IO) |
(W, R) |
(IO, NA) |
在 Event 出现空缺
NA的情况时，只监听POLL_ERR事件。
加入了 Stream 的概念，我们来重新关注一下之前的 Handler 的 _handle_stage_addr 和 _handle_dns_resolved 这两个过程：
_handle_stage_addr：因为此时_remote_sock为None（因为_remote_sock拿到 address 和 port，而_local_sock已经完成连接需要的全部过程），此时只有_local_sock监听POLL_ERR事件。且这个阶段会使用dns_resolver方法解析远端的 IP 地址，并在回调中创建一个_remote_sock连接到远端。当然，DNS 如果解析失败，再有数据也是无意义的。_handle_dns_resolved：此时已经得到了远端的 IP 地址（从 SOCK5 请求的 header 中获取），并尝试与远端的地址建立 TCP 连接。remote_sock.connect这个方法是非阻塞（remote_sock.setblocking(False)为开关函数）的，这样无法得知什么时候连接成功，所以在_remote_sock上注册POLL_OUT事件，当事件循环通知_remote_sock可写了，说明 connect 成功。这时候将_local_sock注册为POLL_IN，将数据加入 Buffer 执行_handle_stage_connecting，从而大大优化了因为连接不定时性造成的数据传输延迟。
而对于 _on_local_write / _on_remote_write 和 _write_sock 方法，在 [loggerhead 大神的博客](https://loggerhead.me/posts/shadowsocks-yuan-ma-fen-xi-tcp-dai-li.html#fn:non-blocking socket) 中也描述的十分清楚，这里我直接引用来：
_on_local_write/_on_remote_write：这两个函数是十分相似的。它们会将缓冲区的数据发送出去，如果缓冲区空了，则将另一个套接字注册为可读，因为只有它可读才可能重新塞入数据到缓冲区。有一点要注意，_on_remote_write被调用说明self._remote_sock成功建立了连接，此时它会将self._stage设置为STAGE_STREAM；_write_sock：负责将数据通过给定套接字发送出去，并改变对应的监听事件。如果全部发送成功，此时的动作和_on_XXX_write一样，将另一个套接字注册为可读；如果没有全部发送成功，则将剩余的数据添加到缓冲区，并将套接字注册为可写。
（该图摘自 Shadowsocks 源码分析——TCP 代理 但是感觉有一些问题）
在 Shadowsocks 中最关键的无疑就是 TCPRelayHandler。事件循环驱动着整个工程的运行，而 TCPRelayHandler 保证每个事件的正常处理。这一部分内容在本篇文章中只能介绍最主要的部分，即数据、事件、状态的传递与转换。而涉及到的其他处理，例如 Time out、TFO、One Time Auth 等在之后的文章中会陆续加上这些。