使用libvncserver库快速搭建VNC服务端

码农飞飞

3489人浏览 · 2023-08-18 22:58:33

码农飞飞 · 2023-08-18 22:58:33 发布

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VNC是什么

VNC(Virtual Network Computing)是一种使用远程帧缓冲协议(RFB)的屏幕分享及远程操作软件。VNC的服务端可以通过RFP协议将桌面视频帧导出到互联网上, 导出到互联网上的视频帧可以用VNC Client进行访问。如果VNC Server开启了websockets, 除了VNC Viewer外我们还可以通过浏览器内的VNC查看器(如noVNC)来进行连接访问。

VNC总体遵循C/S架构。所以可以归结以下几点:

VNC Server，共享被控机器的屏幕，以被动的方式受VNC Client控制
VNC Client, 有时候也称为VNC Viewer,可以观看服务端控制的屏幕, 远程操作服务端
VNC协议，准确来说是RFB协议，没有采用该协议的远程桌面就不叫VNC，该协议的目的非常简单，就是把一帧帧地把像素矩阵(坐标系统是以左上角为原点的二维x，y坐标系)和事件消息(鼠标消息，键盘消息)从服务端传送到客户端。

libvncserver是一个开源的VNC服务器端库，可以集成到C/C++应用程序中，实现允许远程用户通过VNC客户端来显示和控制本地计算机的功能。libvncserver提供了一些功能强大的API，可以方便地与其他应用程序集成。它支持多个操作系统平台，包括Linux、Windows、Mac OS X和FreeBSD等，提供了多种VNC协议的实现。使用libvncserver可以让开发人员方便地创建自己的VNC服务器，可用于远程桌面、远程支持、监控等多种应用场景。同时，libvncserver还提供了一些高级功能，例如SFTP和SSH隧道，支持SSL加密安全性较高。

libvncserver的优点和缺点

libvncserver是一个功能强大的VNC服务器端库，具有如下优点：
1.开源免费：libvncserver使用GPL许可证开源，可以免费使用，并可对其进行修改和分发。
2.可移植性强：libvncserver支持多个操作系统平台，包括Linux、Windows、Mac OS X和FreeBSD等，具有良好的可移植性。
3.灵活性好：libvncserver提供了一些功能强大的API，可以方便地与其他应用程序集成，同时也支持多种VNC协议的实现。
4.高级功能完善：libvncserver提供了一些高级功能，比如SFTP和SSH隧道、SSL加密等，可以提高VNC的安全性。

但是，libvncserver也存在以下一些缺点：
1.使用相对复杂：libvncserver是一个可编程的库，使用相对比较复杂，需要开发者具有相关的编程经验和技能。
2.社区相对小：相比其他类似的VNC服务器端库，libvncserver的社区规模相对较小，对于新手来说可能学习起来较为困难。
3.不适合大规模部署：由于libvncserver是一个VNC服务器端库，不能直接用于大规模的VNC部署，而需要结合其他工具或应用程序来实现。
4.远程控制的粘贴板不支持复制粘贴Unicode文本，不能传送任何除Latin-1 character set以外的字符集编码。
5.需要注意的一点就是libvncserver这个开源VNC框架，还有很多BUG.

构建libvncserver

项目地址:
https://github.com/LibVNC/libvncserver

# 下载代码并构建
git clone  https://github.com/LibVNC/libvncserver  
cd libvncserver
mkdir build
cd build
cmake ..
cmake --build .

构建好的libvncserver参见后续的CSDN下载资源

使用libvncserver搭建VNCServer

//引用libvncserver  用于启用服务端
#include <rfb/rfb.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <algorithm>

//引用X11库用于抓取桌面,模拟鼠标键盘操作
#include <X11/Xlib.h>
#include <X11/Xutil.h>
#include <X11/extensions/Xfixes.h>

using namespace std;
static rfbCursorPtr myCursor;

//用于绘制鼠标焦点
static const char* cur=
        "                   "
        " x                 "
        " xx                "
        " xxx               "
        " xxxx              "
        " xxxxx             "
        " xxxxxx            "
        " xxxxxxx           "
        " xxxxxxxx          "
        " xxxxxxxxx         "
        " xxxxxxxxxx        "
        " xxxxx             "
        " xx xxx            "
        " x  xxx            "
        "     xxx           "
        "     xxx           "
        "      xxx          "
        "      xxx          "
        "                   ";

static const char* mask=
        "xx                 "
        "xxx                "
        "xxxx               "
        "xxxxx              "
        "xxxxxx             "
        "xxxxxxx            "
        "xxxxxxxx           "
        "xxxxxxxxx          "
        "xxxxxxxxxx         "
        "xxxxxxxxxxx        "
        "xxxxxxxxxxxx       "
        "xxxxxxxxxx         "
        "xxxxxxxx           "
        "xxxxxxxx           "
        "xx  xxxxx          "
        "    xxxxx          "
        "     xxxxx         "
        "     xxxxx         "
        "      xxx          ";


//转换像素数据格式 要不显示颜色异常
//XImage像素顺序RGBA --> 转frameBuffer像素顺序BGRA
void copyImage(const XImage* image, char* buffer, int width, int height, int stride) 
{
    if((image == NULL) || (buffer == NULL))
    {
        return;
    }
    char* src = (char*) image->data;
 
    for(int index=0; index< width*height; ++index)
    {
	char single_pixels[4];
	memcpy(single_pixels,src+index*4, 4);
	single_pixels[2]= (src+index*4)[0];
	single_pixels[0]= (src+index*4)[2];
	memcpy(buffer + index * 4, single_pixels, 4); 

    }	
}

//X11 默认抓取的桌面内容不带鼠标的光标, 需要单独绘制鼠标光标
void paint_mouse_pointer(XImage *image, Display* display, int x_off, int y_off, unsigned int width, unsigned int height)
{
    Display *dpy = display;
    XFixesCursorImage *xcim;
    int x, y;
    int line, column;
    int to_line, to_column;
    int pixstride = image->bits_per_pixel >> 3;

    uint8_t *pix = (uint8_t*)image->data;

    /* Code doesn't currently support 16-bit or PAL8 */
    if (image->bits_per_pixel != 24 && image->bits_per_pixel != 32)
        return;

    xcim = XFixesGetCursorImage(dpy);

    x = xcim->x - xcim->xhot;
    y = xcim->y - xcim->yhot;

    to_line = min((y + xcim->height), (int)(height + y_off));
    to_column = min((x + xcim->width), (int)(width + x_off));

    for (line = max(y, y_off); line < to_line; line++) 
    {
        for (column = max(x, x_off); column < to_column; column++) 
        {
            int  xcim_addr = (line - y) * xcim->width + column - x;
            int image_addr = ((line - y_off) * width + column - x_off) * pixstride;
            int r = (uint8_t)(xcim->pixels[xcim_addr] >>  0);
            int g = (uint8_t)(xcim->pixels[xcim_addr] >>  8);
            int b = (uint8_t)(xcim->pixels[xcim_addr] >> 16);
            int a = (uint8_t)(xcim->pixels[xcim_addr] >> 24);

            if (a == 255) 
            {
                pix[image_addr+0] = r;
                pix[image_addr+1] = g;
                pix[image_addr+2] = b;
            } else if (a) {
                /* pixel values from XFixesGetCursorImage come premultiplied by alpha */
                pix[image_addr+0] = r + (pix[image_addr+0]*(255-a) + 255/2) / 255;
                pix[image_addr+1] = g + (pix[image_addr+1]*(255-a) + 255/2) / 255;
                pix[image_addr+2] = b + (pix[image_addr+2]*(255-a) + 255/2) / 255;
            }
        }
    }
    XFree(xcim);
    xcim = NULL;
}


//生成带鼠标光标的桌面截图
XImage* generateDesktopImageWithCursor(Display* display, Window root, int x, int y, unsigned int width, unsigned int height) 
{
     XImage* image = XGetImage(display, root, x, y, width, height, AllPlanes, ZPixmap);
     paint_mouse_pointer(image,display,x,y,width,height);
     return image;
}

int main(int argc, char** argv) 
{
    //开启桌面连接
    Display* disp = XOpenDisplay(NULL);
    if (!disp) 
    {
        printf("open x11 display error\n");
        exit(1);
    }
    //获取桌面窗口
    Window root = DefaultRootWindow(disp);
    XWindowAttributes attrs;
    XGetWindowAttributes(disp, root, &attrs);

    //分配每一帧的内存空间
    char* buffer = (char*) malloc(attrs.width * attrs.height * 4); // RGBA 格式
    if (!buffer) {
        printf("malloc buffer error \n");
        exit(1);
    }

    //使用 libvncserver 创建服务器
    rfbScreenInfoPtr server = rfbGetScreen(&argc, argv, attrs.width, attrs.height, 8, 3, 4);
    server->desktopName = "share desktop server ";
    server->frameBuffer = (char*) buffer;
    server->alwaysShared = true;

    //绘制客户端移动的光标
    if(!myCursor) 
    {
        myCursor = rfbMakeXCursor( 19, 19, (char*) cur, (char*) mask);
    }

    server->cursor = myCursor;	

    //初始化服务端
    rfbInitServer(server);

    while (true) 
    {
        //每100ms刷新一帧画面内容
        XImage* image = generateDesktopImageWithCursor(disp, root, 0, 0, attrs.width, attrs.height);
        copyImage(image, buffer, attrs.width, attrs.height, server->paddedWidthInBytes);
        rfbMarkRectAsModified(server, 0, 0, server->width, server->height);
        XDestroyImage(image);
        rfbProcessEvents(server, 100000); 
    }

    //清理缓存
    XCloseDisplay(disp);
    free(buffer);
    rfbShutdownServer(server, true);
    return 0;
}

在一台机器上启动上面编写的VNC服务端，然后在另一台机器上使用VNC-client(这里推荐VNC-Viewer)连接对应机器的IP，就可以看到另外一台机器上面的桌面了。到这里我们就实现了服务端到客户端的单向画面传输了。下一步我们要接收客户端发送过来的指令，并模拟对应的鼠标键盘操作。

X11模拟鼠标键盘操作

Linux下接收到客户端发送的指令之后，就需要模拟对应的鼠标键盘操作了，下面介绍一下如何使用X11库模拟鼠标键盘操作:

如果系统中没有X11开发库，可以通过下面的指令安装:

sudo apt-get install libx11-dev libxext-dev libxtst-dev libxrender-dev libxmu-dev libxmuu-dev


//引用X11对应的库
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <X11/Xlib.h>
#include <X11/XKBlib.h>
#include <X11/extensions/XTest.h> 
#include <unistd.h>         
#include <termios.h>  

//获取鼠标的位置
bool GetMousePos(int& x, int& y)
{
	Display *dpy;
	Window root;
	Window ret_root;
	Window ret_child;
	int root_x;
	int root_y;
	int win_x;
	int win_y;
	unsigned int mask;
	dpy = XOpenDisplay(NULL);
	root = XDefaultRootWindow(dpy);
	if(XQueryPointer(dpy, root, &ret_root, &ret_child, &root_x, &root_y, &win_x, &win_y, &mask))
    {
		x = root_x;
		y = root_y;
		return true;
	}
	return false;
}

//设置鼠标的位置
bool SetMousePos(const int& x, const int& y){
	Display *dpy = XOpenDisplay(0);
	Window root = XRootWindow(dpy, 0);
	XWarpPointer(dpy, None, root, 0, 0, 0, 0, x, y);
	XFlush(dpy); 
    XCloseDisplay(dpy);
	return true;
}

//模拟鼠标左键按下
bool LeftPress(){
	Display *display = XOpenDisplay(NULL);
	XTestFakeButtonEvent(display, 1, true, 0);
	XFlush(display);
	XCloseDisplay(display);
	return true;
}

//模拟鼠标左键抬起
bool LeftRelease(){
	Display *display = XOpenDisplay(NULL);
	XTestFakeButtonEvent(display, 1, false, 0);
	XFlush(display);
	XCloseDisplay(display);
	return true;
}

//模拟鼠标右键按下
bool RightPress(){
	Display *display = XOpenDisplay(NULL);
	XTestFakeButtonEvent(display, 3, true, 0);
	XFlush(display);
	XCloseDisplay(display);
	return true;
}

//模拟鼠标右键抬起
bool RightRelease(){
	Display *display = XOpenDisplay(NULL);
	XTestFakeButtonEvent(display, 3, false, 0);
	XFlush(display);
	XCloseDisplay(display);
	return true;
}

//模拟鼠标中键按下
bool MiddlePress(){
	Display *display = XOpenDisplay(NULL);
	XTestFakeButtonEvent(display, 2, true, 0);
	XFlush(display);
	XCloseDisplay(display);
	return true;
}

//模拟鼠标中键抬起
bool MiddleRelease(){
	Display *display = XOpenDisplay(NULL);
	XTestFakeButtonEvent(display, 2, false, 0);
	XFlush(display);
	XCloseDisplay(display);
	return true;
}

//模拟其它键按下
bool PressKey(int key){
	Display *display = XOpenDisplay(NULL);
	XTestFakeKeyEvent(display, XKeysymToKeycode(display, key), true, 0);
	XFlush(display);
	XCloseDisplay(display);
	return true;
}

//模拟其它键抬起
bool ReleaseKey(int key){
	Display *display = XOpenDisplay(NULL);
	XTestFakeKeyEvent(display, XKeysymToKeycode(display, key), false, 0);
	XFlush(display);
	XCloseDisplay(display);
	return true;
}

//获取桌面宽度
bool GetScreenWidth(int& w){
	Display* d = XOpenDisplay(NULL);
	Screen* s = DefaultScreenOfDisplay(d);
	w = s->width;
	return true;
}

//获取桌面高度
bool GetScreenHeight(int& h){
	Display* d = XOpenDisplay(NULL);
	Screen* s = DefaultScreenOfDisplay(d);
	h = s->height;
	return true;
}

//判断是否有组合键按下
bool KeyIsDown(int& key){
	XkbStateRec r;
    Display* d = XOpenDisplay(NULL);
    XkbGetState(d, XkbUseCoreKbd, &r);
	if((r.mods & 0x01) && key == 16) //Shift
		return true;
	if((r.mods & 0x04) && key == 17) //Ctrl
		return true;
	if((r.mods & 0x08) && key == 18) //Alt
		return true;
    XCloseDisplay(d);
	return false;
}

libvncserver中处理鼠标键盘消息

定义完成模拟鼠标键盘操作的函数之后，我们就可以在VNCServer中接收鼠标键盘消息然后模拟操作了，对应的处理流程如下所示:


//鼠标消息处理
void mouseevent(int buttonMask, int x, int y, rfbClientPtr cl) 
{	
	static int oldButtonMask = 0;
	SetMousePos(x, y);

	if(buttonMask && !oldButtonMask)
	{
		if(buttonMask == 1)
			LeftPress();
		if(buttonMask == 2)
			MiddlePress();
		if(buttonMask == 4)
			RightPress();
		if(buttonMask == 8)
			WheelUp();
		if(buttonMask == 16)
			WheelDown();
	}

	if(!buttonMask && oldButtonMask){
		if(oldButtonMask == 1)
			LeftRelease();
		if(oldButtonMask == 2)
			MiddleRelease();
		if(oldButtonMask == 4)
			RightRelease();
	}
	oldButtonMask = buttonMask;
}

//处理按键消息
void keyevent(rfbBool down, rfbKeySym key, rfbClientPtr cl) 
{
	if(down){
		PressKey(key);
	}
	else {
		ReleaseKey(key);
	}
}


int main(int argc, char** argv) 
{
    //省略重复代码
    //使用 libvncserver 创建服务器
    rfbScreenInfoPtr server = rfbGetScreen(&argc, argv, attrs.width, attrs.height, 8, 3, 4);
    server->desktopName = "share desktop server ";
    server->frameBuffer = (char*) buffer;
    server->alwaysShared = true;
    server->alwaysShared = true;

    //注册鼠标键盘消息的回调函数
	server->ptrAddEvent = mouseevent;
	server->kbdAddEvent = keyevent;

    //省略重复代码
    return 0;
}

通过上面的处理我们就可以搭建一个基本的VNC服务端了，该服务端能完成基本的远程控制指令。如果想进一步深度优化，可以参考其它的VNC开源项目比如: TigerVNC、UltraVNC、TightVNC、RealVNC

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