如何实现HTTPSERVER

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Write your own http server

author : Kevin Lynx

Why write your own?

    看这个问题的人证明你知道什么是http server，世界上有很多各种规模的http server，为什么要自己实现一个？其实没什么
理由。我自己问自己，感觉就是在自己娱乐自己，或者说只是练习下网络编程，或者是因为某日我看到某个库宣称自己附带一个小
型的http server时，我不知道是什么东西，于是就想自己去实现一个。

What's httpd ?

    httpd就是http daemon，这个是类unix系统上的名称，也就是http server。httpd遵循HTTP协议，响应HTTP客户端的request，
然后返回response。
    那么，什么是HTTP协议？最简单的例子，就是你的浏览器与网页服务器之间使用的应用层协议。虽然官方文档说HTTP协议可以
建立在任何可靠传输的协议之上，但是就我们所见到的，HTTP还是建立在TCP之上的。
    httpd最简单的response是返回静态的HTML页面。在这里我们的目标也只是一个响应静态网页的httpd而已(也许你愿意加入CGI
特性)。

More details about HTTP protocol

    在这里有必要讲解HTTP协议的更多细节，因为我们的httpd就是要去解析这个协议。
    关于HTTP协议的详细文档，可以参看rfc2616。但事实上对于实现一个简单的响应静态网页的httpd来说，完全没必要读这么一
分冗长的文档。在这里我推荐<HTTP Made Really Easy>，以下内容基本取自于本文档。

- HTTP协议结构
  HTTP协议无论是请求报文(request message)还是回应报文(response message)都分为四部分：
  * 报文头 (initial line )
  * 0个或多个header line
  * 空行(作为header lines的结束)
  * 可选body
  HTTP协议是基于行的协议，每一行以\r\n作为分隔符。报文头通常表明报文的类型(例如请求类型)，报文头只占一行；header line
  附带一些特殊信息，每一个header line占一行，其格式为name:value，即以分号作为分隔；空行也就是一个\r\n；可选body通常
  包含数据，例如服务器返回的某个静态HTML文件的内容。举个例子，以下是一个很常见的请求报文，你可以截获浏览器发送的数据
  包而获得：

    1  GET /index.html HTTP/1.1
    2  Accept-Language: zh-cn
    3  Accept-Encoding: gzip, deflate
    4  User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1; .NET CLR 2.0.50727; MAXTHON 2.0)
    5  Host: localhost
    6  Connection: Keep-Alive
    7
  我为每一行都添加了行号，第1行就是initial line，2-6行是header lines，7行是一个header line的结束符，没有显示出来。
  以下是一个回应报文：
    1  HTTP/1.1 200 OK
    2  Server: klhttpd/0.1.0
    3  Content-Type: text/html
    4  Content-Length: 67
    5
    6  <head><head><title>index.html</title></head><body>index.html</body>
  第6行就是可选的body，这里是index.html这个文件的内容。

- HTTP request method
  因为我们做的事服务器端，所以我们重点对请求报文做说明。首先看initial line，该行包含几个字段，每个字段用空格分开，例
  如以上的GET /index.html HTTP/1.1就可以分为三部分：GET、/index.html、HTTP/1.1。其中第一个字段GET就是所谓的request
  method。它表明请求类型，HTTP有很多method，例如：GET、POST、HEAD等。

  就我们的目标而言，我们只需要实现对GET和HEAD做响应即可。

  GET是最普遍的method，表示请求一个资源。什么是资源？诸如HTML网页、图片、声音文件等都是资源。顺便提一句，HTTP协议
  中为每一个资源设置一个唯一的标识符，就是所谓的URI(更宽泛的URL)。
  HEAD与GET一样，不过它不请求资源内容，而是请求资源信息，例如文件长度等信息。

- More detail 
  继续说说initial line后面的内容：
  对应于GET和HEAD两个method，紧接着的字段就是资源名，其实从这里可以看出，也就是文件名(相对于你服务器的资源目录)，例
  如这里的/index.html；最后一个字段表明HTTP协议版本号。目前我们只需要支持HTTP1.1和1.0，没有多大的技术差别。

  然后是header line。我们并不需要关注每一个header line。我只罗列有用的header line :
  - Host : 对于HTTP1.1而言，请求报文中必须包含此header，如果没有包含，服务器需要返回bad request错误信息。
  - Date : 用于回应报文，用于客户端缓存数据用。
  - Content-Type : 用于回应报文，表示回应资源的文件类型，以MIME形式给出。什么是MIME？它们都有自己的格式，例如：
    text/html, image/jpg, image/gif等。
  - Content-Length : 用于回应报文，表示回应资源的文件长度。

body域很简单，你只需要将一个文件全部读入内存，然后附加到回应报文段后发送即可，即使是二进制数据。

- 回应报文
  之前提到的一个回应报文例子很典型，我们以其为例讲解。首先是initial line，第一个字段表明HTTP协议版本，可以直接以请求
  报文为准(即请求报文版本是多少这里就是多少)；第二个字段是一个status code，也就是回应状态，相当于请求结果，请求结果
  被HTTP官方事先定义，例如200表示成功、404表示资源不存在等；最后一个字段为status code的可读字符串，你随便给吧。

  回应报文中最好跟上Content-Type、Content-Length等header。

具体实现
    正式写代码之前我希望你能明白HTTP协议的这种请求/回应模式，即客户端发出一个请求，然后服务器端回应该请求。然后继续
这个过程(HTTP1.1是长连接模式，而HTTP1.0是短连接，当服务器端返回第一个请求时，连接就断开了)。
    这里，我们无论客户端，例如浏览器，发出什么样的请求，请求什么资源，我们都回应相同的数据：

               

 /* 阻塞地接受一个客户端连接 */
        SOCKET con = accept( s, 0, 0 ); 
        /* recv request */
        char request[1024] = { 0 };
        ret = recv( con, request, sizeof( request ), 0 );
        printf( request );
        /* whatever we recv, we send 200 response */
        {
            char content[] = "<head><head><title>index.html</title></head><body>index.html</body>";
            char response[512];
            sprintf( response, "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\nContent-Length: %d\r\n\r\n%s", strlen( content ), content );
            ret = send( con, response, strlen( response ), 0 );
        }
        closesocket( con ); 
 

    程序以最简单的阻塞模式运行，我们可以将重点放在协议的分析上。运行程序，在浏览器里输入http://localhost:8080/index.html
，然后就可以看到浏览器正常显示content中描述的HTML文件。假设程序在8080端口监听。

   现在你基本上明白了整个工作过程，我们可以把代码写得更全面一点，例如根据GET的URI来载入对应的文件然后回应给客户端。
其实这个很简单，只需要从initial line里解析出(很一般的字符串解析)URI字段，然后载入对应的文件即可。例如以下函数：

 void http_response( SOCKET con, const char *request )
{
    /* get the method */
    char *token = strtok( request, " " );
    char *uri = strtok( 0, " " );
    char file[64];
    sprintf( file, ".%s", uri ); 

    {
        /* load the file content */
        FILE *fp = fopen( file, "rb" );
        if( fp == 0 )
        {
            /* response 404 status code */
            char response[] = "HTTP/1.1 404 NOT FOUND\r\n\r\n";
            send( con, response, strlen( response ), 0 );
        }
        else
        {
            /* response the resource */
            /* first, load the file */
            int file_size ;
            char *content;
            char response[1024];
            fseek( fp, 0, SEEK_END );
            file_size = ftell( fp );
            fseek( fp, 0, SEEK_SET );
            content = (char*)malloc( file_size + 1 );
            fread( content, file_size, 1, fp );
            content[file_size] = 0; 

            sprintf( response, "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\nContent-Length: %d\r\n\r\n%s", file_size, content );
            send( con, response, strlen( response ), 0 );
            free( content );
        }
    }
} 






其他
    要将这个简易的httpd做完善，我们还需要注意很多细节。包括：对不支持的method返回501错误；对于HTTP1.1要求有Host这个
header；为了支持客户端cache，需要添加Date header；支持HEAD请求等。

    相关下载中我提供了一个完整的httpd library，纯C的代码，在其上加上一层资源载入即可实现一个简单的httpd。在这里我将
对代码做简要的说明：
    evbuffer.h/buffer.c ： 取自libevent的buffer，用于缓存数据；
    klhttp-internal.h/klhttp-internal.c ：主要用于处理/解析HTTP请求，以及创建回应报文；
    klhttp-netbase.h/klhttp-netbase.c ：对socket api的一个简要封装，使用select模型；
    klhttp.h/klhttp.c ：库的最上层，应用层主要与该层交互，这一层主要集合internal和netbase。
    test_klhttp.c ：一个测试例子。
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