【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

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。

３．测试效果

１）本地测试

　　２）文件下载测试

　　３）下载数据预览

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;
}