【Socket】linux下http服务器开发

1.mystery引入

１）超文本传输协议(HTTP)是一种应用于分布式、合作式、多媒体信息系统的应用层协议
２） 工作原理
１） 客户端
一台客户机与服务器建立连接后，会发送一个请求给服务器，请求方式的格式为：统一资源定位符(URL)、协议版本号，后边是MIME信息，包括请求修饰符、客户机信息和可能的内容。
２） 服务器端
１）服务器接收到客户机的请求后，首先解析请求信息，根据不同的请求模式给予相应的响应信息。HTTP中规定了6种请求格式，但最常用到的是GET和POST请求
２）任何服务器除了包括HTML文件以外，还有一个HTTP驻留程序，用于响应用户的请求。
３）服务器端驻留程序接收到请求后，在进行必要的操作后回送所要求的文件，在这一过程中，在网络上发送和接收的数据已经被分成一个或多个数据包（Packet），每个数据包包括：要传送的数据；控制信息，即告诉网络怎样处理数据包。
３）在HTTP请求格式中，最重要的信息有两个，一个是请求的内容，另一个是请求的方法。
４）数据对是由字段组成，其格式为：valuename=value；数据对与数据对之间由＆连接，这是HTTP中定义的请求规则。
５）在通常的WEB应用中，大数据量的提交一般选用POST方法，小数据量的提交，如查询操作，一般采用GET方法。
６）请求实体由实体名和实体值组成，它的格式为：Entity：value

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２．HTTP服务器设计

１） 实现功能
１）在HTTP服务器中，经常要处理的请求是GET，MesteryServer中将要实现针对GET请求的处理
服务器并不支持CGI功能，所以针对GET中的CGI部分的请求处理，在本版本中不予支持。
２）利用Gtk编写可视化的界面，三个按钮用于启动、关闭和暂停服务，一个标签用于显示服务状态。
３）文件传输功能是本 服务器最基本的功能，负责可靠传送用户请求的资源文件。
４）具有日志功能，会将客户的请求信息存储到本地的日志文件里，以XML格式进行存储。
２） 业务功能
１）针对GET请求功能，在这里只支持资源文件的下载，并且可以断点下载。
２）如果是请求资源，则予以响应；如果涉及CGI的请求，则不予以响应。
３）系统只支持GET请求，对于POST、HEAD、TRACE等请求，都予以忽略。
４）对于HTTP服务器，它的 运行模式 是基于请求、响应机制，而下面的文件传输功能，其实是请求的具体执行过程，当服务器端成功解析请求命令后，会针对请求的类型，生成相应的响应码，并传送相应的资源文件。
５）当请求工作执行完毕时，会形成一条日志记录，并插入到日志文件中。
６）考虑到服务的关联性，服务器将为每一个请求开启一个单独的线程进行服务，该线程实现客户端请求接受、请求分析、响应码生成与传输、响应文件查找与传输、客户套接字关闭、日志记录写入等功能
３） 可视化界面
其设计与业务的逻辑采用松耦合，双方只是通过消息的方式，传递控制命令与状态信息。
４） 主服务功能
提供端口绑定（HTTP默认端口是80）、服务侦听、客户端套接字维护、业务线程创建等。
５） 界面模块
１）由两个子模块组成：界面显示子模块－＞绘出程序的运程界面；按钮事件处理子模块
２）界面模块与主服务模块之间的消息传递采用全局变量共享的方式。
６） 主服务模块
１）以线程身份存在。
２）不断轮询全局变量gServerStatus，并通过这个状态来动态调整真实服务状态。
７） 业务处理模块
１）程序核心部分。
２）由请求分析子模块、响应处理子模块、文件传输子模块、日志添加子模块等几个子模块组成。

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３．测试效果

１）本地测试

２）文件下载测试

３）下载数据预览

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4．疑问解答

前几天群里有人在讨论TCP和UDP，然后又引出了HTTP服务器，于是我就给他们推荐了这篇文章，但是大家看过之后还是有很多疑问，这里我根据自己的理解简单描述下。

❶主服务模块的设计原理

可以看见，程序界面是用gtk写的， 当点击“开始”按钮的时候，会动态创建该线程，其线程回调函数原型为

void* server_process(void *p)

{

    int serverSocket;

    struct sockaddr_in server_addr;

    struct sockaddr_in clientAddr;

    int addr_len = sizeof(clientAddr);

    if((serverSocket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) < 0)

    {

        perror( "error: create server socket!!!");

        exit(1);

    }

    bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));

    server_addr.sin_family =AF_INET;

    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    if(bind(serverSocket,(struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(server_addr)) < 0)

    {

        perror("error: bind address !!!!");

        exit(1);

    }

    if(listen(serverSocket,5)<0)

    {

        perror("error: listen !!!!");

        exit(1);

    }

    gIsRun = 1;

    printf("MesteryServer is running.....\n");

    while(gIsRun)

    {

        int clientsocket;

        clientsocket = accept(serverSocket,(struct sockaddr *)&clientAddr,(socklen_t*)&addr_len);

        if(clientsocket < 0)

        {

            perror("error: accept client socket !!!");

            continue;

        }

        if(gServerStatus == 0)

        {

            close(clientsocket);

        }

        else if(gServerStatus == 1)

        {

            pthread_t threadid;

            int temp;

            temp = pthread_create(&threadid, NULL, processthread, (void *)&clientsocket);

            /*if(threadid !=0)

            {

                 pthread_join(threadid,NULL);

            }*/

        }

    }

    close(serverSocket);

}

从程序中可以看见， 当绑定本地服务地址和端口后，便调用listen()函数进行侦听，while(gIsRun)表示主服务模块已经启动；然后采用阻塞式等待用户连接的到来，在连接到来的时候，还需要判断gServerStatus的值，即系统是否允许提供服务，如果允许，则创建服务线程。

pthread_create (&threadid, NULL, processthread, (void *)&clientsocket);该线程的回调函数为processthread()，具体如下

void* processthread(void *para)

{

    int clientsocket;

    char buffer[1024];

    int iDataNum =0;

    int recvnum=0;

    clientsocket = *((int *)para);

    printf("<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<BEGIN [%d]>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\n",clientsocket);

    struct HttpRequest httprequest;

    httprequest.content = NULL;

    httprequest.path = NULL;

    httprequest.path = (char *)malloc(1024);

    httprequest.rangeflag = 0;

    httprequest.rangestart = 0;

    while(1)

    {

        iDataNum = recv(clientsocket,buffer+recvnum,sizeof(buffer)-recvnum-1,0);

        if(iDataNum <= 0)

        {

            close(clientsocket);

            pthread_exit(NULL);

            return 0;

        }

        recvnum += iDataNum;

        buffer[recvnum]='\0';

        if(strstr(buffer,"\r\n\r\n")!=NULL || strstr(buffer,"\n\n")!=NULL)

            break;

    }

    printf("request: %s\n",buffer);

    //解析请求信息并处理请求信息

    switch(getrequest(buffer,&httprequest))

    {

    case GET_COMMON:

        processgetcommon(clientsocket,&httprequest);

        break;

    case GET_CGI:

        processgetcgi(clientsocket,&httprequest);

        break;

    case POST:

        processpost(clientsocket,&httprequest);

        break;

    case HEAD:

        processhead(clientsocket,&httprequest);

        break;

    default:

        break;

    }

    insertlognode(pfilelog,&httprequest);

    if(httprequest.path != NULL)

        free(httprequest.path);

    if(httprequest.content != NULL)

        free(httprequest.content);

    close(clientsocket);

    printf("<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<END [%d]>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\n",clientsocket);

    pthread_exit(NULL);

}

可以看见， 在这个线程里面，便开始对请求进行业务分析了。

❷协议解析

这个比较简单，因为HTTP协议的格式是固定的，所以只用对其按照HTTP的格式进行逐步解析就可以了。

❸文件传输

文件传输是归在GET_COMMON类的

//解析请求信息并处理请求信息

switch(getrequest(buffer,&httprequest))

{

case GET_COMMON:

    processgetcommon(clientsocket,&httprequest);

    break;

case GET_CGI:

    processgetcgi(clientsocket,&httprequest);

    break;

case POST:

    processpost(clientsocket,&httprequest);

    break;

case HEAD:

    processhead(clientsocket,&httprequest);

    break;

default:

    break;

}

processgetcommon()函数实现如下

void processgetcommon(int s,struct HttpRequest *prequest)

{

    //先判断文件是否存在

    FILE *fp = isexistfile(prequest->path);

    printf("%s\n",prequest->path);

    struct stat finfo;

    if(fp == NULL)

    {

        responsecode(s,404,prequest);

    }

    else

    {

        if(prequest->rangeflag == 0)

        {

            stat(prequest->path,&finfo);

            prequest->rangetotal = finfo.st_size;

        }

        responsecode(s,200,prequest);

        transferfile(s,fp,prequest->rangeflag,prequest->rangestart,prequest->rangetotal);

        fclose(fp);

    }

}

它先会判断有没有这个文件，如果没有，就生成404响应码，如果有，就返回200响应码，然后首先对prequest->rangeflag进行一个判断，看是否是断点续传，然后便开始传输文件，传输文件函数transferfile() 如下

int transferfile(int s,FILE *fp,int type,int rangstart,int totallength)

{

    if(type == 1)

    {

        //为１，则表示当前从指定的位置传送文件

        fseek(fp,rangstart,0);

    }

    int sendnum = 0;

    int segment = 1024;

    while(!feof(fp)&&sendnum < totallength)

    {

        char buf[segment];

        memset(buf,0,1024);

        int i = 0;

        while(!feof(fp) && i < segment && sendnum+i < totallength)

        {

            buf[i++] = fgetc(fp);

        }

        if(sendsegment(s,buf,i) == 0)

            return 0;

        sendnum += i;

    }

    return 1;

}

可以看见， 具体的传输文件，是调用sendsegment()函数来实现的。

int sendsegment(int s, char *buffer,int length)

{

    if(length <= 0)

        return 0;

    printf("%s\n",buffer);

    int result = send(s,buffer,length,0);

    if(result < 0)

        return 0;

    return 1;

}

而 在sendsegment()函数里面，就是用的socket里面的send()函数来实现的。

❹其它功能

对于其它的功能，比如日志操作的，就是属于文件类的了；响应码则是属于对返回信息的一个格式处理，只要按照HTTP协议来就可以了；界面则是用gtk绘制就行了，这个空间比较大，只有绑定相应按钮和处理函数就行了。

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5．源代码