C网络库mongoose

 

官方链接：https://github.com/cesanta/mongoose

[C++]-网络库mongoose简介_alwaysrun的博客-CSDN博客_c++ mongoose

Mongoose-基于C的Web服务器介绍和使用 - 百度文库

https://blog.csdn.net/qianlixiaomage/article/details/105568130

 

Mongoose库设计理念缓冲区事件处理函数事件连接flagsHttp示例RESTful Server

Mongoose是C语言网络库，为TCP、UDP、HTTP、WebSocket、CoAP、MQTT实现了事件驱动型的非阻塞api。

Mongoose库

Mongoose是出名的嵌入式网络编程库（https://github.com/cesanta/mongoose）；只需微小的静态和运行时占用空间，功能包括：

• 跨平台：适用于Linux / UNIX，MacOS，QNX，eCos，Windows，Android，iPhone，FreeRTOS
• 对PicoTCP嵌入式TCP / IP堆栈，LWIP嵌入式TCP / IP堆栈的本机支持
• 适用于各种嵌入式板卡：TI CC3200，TI MSP430，STM32，ESP8266；在所有基于Linux的板上，例如Raspberry PI，BeagleBone等
• 具有简单的基于事件的API的单线程，异步，非阻塞内核
• 内置协议：
  • 普通TCP，普通UDP，SSL / TLS（单向或双向），客户端和服务器
  • HTTP客户端和服务器
  • WebSocket客户端和服务器
  • MQTT客户端和服务器
  • CoAP客户端和服务器
  • DNS客户端和服务器
  • 异步DNS解析器
• 微小的静态和运行时占用空间
• 源代码均符合ISO C和ISO C ++
• 易于集成：只需将mongoose.c和mongoose.h文件复制到构建树中

 

设计理念

Mongoose的三个基本数据结构：

 

struct mg_mgr;///事件管理器，保存所有的活动链接

 

struct mg_connection;///描述一个链接

 

struct mbuf;///接收和发送的数据

 

每个链接都使用mg_connection进行描述，一个连接可以是：

• outbound(出站)链接：通过调用mg_connect()产生；

• listening(监听)链接：通过调用mg_bind()产生；

• inbound(入站)链接：listening链接所收到的链接；

Mongoose应用应遵循事件驱动模式，通过mg_mgr_poll()遍历所有的套接字，接受新链接、发送、接收数据、关闭链接；并为各自的事件调用事件处理函数。

 

struct mg_mgr mgr;

 

mg_mgr_init(&mgr, NULL);    // 创建并初始化事件管理器

 

struct mg_connection *c = mg_bind(&mgr, "80", ev_handler_function);

 

mg_set_protocol_http_websocket(c);    //创建链接

 

for (;;) {    //通过调用mg_mgr_pool()创建事件循环

 

   mg_mgr_poll(&mgr, 1000);

 

}

 

缓冲区

每个连接都有一个发送和接收缓冲区：

• mg_connection::send_mbuf
  ：将接收到的数据加到recv_mbuf
  后面，并触发一个MG_EV_RECV
  事件；

• mg_connection::recv_mbuf
  ：用户发送数据（mg_send()
  或 mg_printf()
  ）时，输出函数将数据追加到send_mbuf
  ；成功地将数据写到socket后，丢弃缓冲区中的数据并触发一个MG_EV_SEND
  事件；

连接关闭后，触发一个MG_EV_CLOSE
事件。

事件处理函数

每个链接都有其与之相关的事件处理函数，是数据处理的关键元素。

 

static void ev_handler(struct mg_connection *nc, int ev, void *ev_data) {

 

  switch (ev) {

 

    /* Event handler code that defines behavior of the connection */

 

    ...

 

  }

 

}

 

参数说明：

• mg_connection *nc
  ：触发事件的连接；内部有void *user_data
  字段，可保存用户自定义信息；

• int ev
  ：事件编号；

• void *ev_data
  : 事件数据指针（不同的事件有不同的意义）

事件

Mongoose接受传入连接、读取和写入数据，并在适当时机触发对应指定事件：

• 出站连接：MG_EV_CONNECT
  -> (MG_EV_RECV
  , MG_EV_SEND
  , MG_EV_POLL
  …) -> MG_EV_CLOSE

• 入站连接：MG_EV_ACCEPT
  -> (MG_EV_RECV
  , MG_EV_SEND
  , MG_EV_POLL
  …) -> MG_EV_CLOSE

核心事件说明：

• MG_EV_ACCEPT
  : 接收到新连接，void *ev_data
  是远程端的union socket_address
  。

• MG_EV_CONNECT
  : 当mg_connect()
  创建了一个新出站链接时（无论连接是否成功），void *ev_data
  是int *success
  ；当success
  是0，则连接已经建立，否则包含一个错误码（mg_connect_opt()
  函数来查看错误码）。

• MG_EV_RECV
  ：接收数据并追加到recv_mbuf
  时触发。void *ev_data
  是int *num_received_bytes
  （接收到的数据长度）。通常，事件处理函数应通过nc->recv_mbuf
  检查接收数据，并通过mbuf_remove()
  丢弃已处理的数据（用户有责任从接收缓冲区丢弃已处理的数据）。

• MG_EV_SEND
  : 已将数据写入到socket中，并且已经丢弃写入到mg_connection::send_mbuf
  的数据；void *ev_data
  是int *num_sent_bytes
  。

• MG_EV_POLL
  ：在每次调用mg_mgr_poll()
  时触发。该事件被用于做任何事情，例如，检查某个超时是否已过期并关闭连接或发送心跳消息等。

• MG_EV_TIMER
  : 当mg_set_timer()
  调用后触发。

连接flags

每个链接都有flags位域。

由事件处理程序设置的链接flags列表：

• MG_F_FINISHED_SENDING_DATA：告诉mongoose所有数据已经追加到send_mbuf，只要mongoose将数据写入socket，此链接就会关闭。

• MG_F_BUFFER_BUT_DONT_SEND：告诉mongoose追加数据到send_mbuf，但数据不要马上发送，因为此数据稍后会被修改。然后通过清除MG_F_BUFFER_BUT_DONT_SEND标志将数据发送出去。

• MG_F_CLOSE_IMMEDIATELY：告诉mongoose立即关闭链接，通常在产生错误后发送此事件。

• MG_USER_1,MG_USER_2,MG_USER_3,MG_USER_4：开发者可用它来存储特定应用程序的状态

由mongoose设置的flags:

• MG_F_SSL_HANDSHAKE_DONE：ssl握手完成时设置；

• MG_F_CONNECTING：在mg_connect()调用后链接处于链接状态，但未完成链接时设置；

• MG_F_LISTENING：在监听中；

• MG_F_UDP：链接是udp时设置；

• MG_F_WEBSOCKET：链接是websocket时设置；

• MG_F_WEBSOCKET_NO_DEFRAG：如果用户想关闭websocket的自动帧碎片整理功能，则由用户设置此标记。

Http示例

HTTP请求中主要消息格式为：

 

struct http_message {

 

    struct mg_str message; /* Whole message: request line + headers + body */

 

    struct mg_str body;    /* Message body. 0-length for requests with no body */

 

 

 

    /* HTTP Request line (or HTTP response line) */

 

    struct mg_str method; /* "GET" */

 

    struct mg_str uri;    /* "/foo/bar" */

 

    struct mg_str proto;  /* "HTTP/1.1" -- for both request and response */

 

 

 

    /* For responses, code and response status message are set */

 

    int resp_code;

 

    struct mg_str resp_status_msg;

 

 

 

    /*

 

     * Query-string part of the URI. For example, for HTTP request

 

     *    GET /foo/bar?param1=val1&param2=val2

 

     *       |   uri  |     query_string     |

 

     *

 

     * Note that question mark character doesn't belong neither to the uri,

 

     * nor to the query_string

 

     */

 

    struct mg_str query_string;

 

 

 

    /* Headers：默认最多40个，可根据需要修改 */

 

    struct mg_str header_names[MG_MAX_HTTP_HEADERS];

 

    struct mg_str header_values[MG_MAX_HTTP_HEADERS];

 

};

 

 

 

RESTful Server

对于Http请求，MG_EV_HTTP_MSG为接收到消息时触发的事件。

mg_http_message中存放的是Http请求的消息，通过mg_http_reply来应答Http请求。

 

std::string getMgStr(struct mg_str str) {

 

    return std::string(str.ptr, str.len);

 

}

 

 

 

// We use the same event handler function for HTTP and HTTPS connections

 

// fn_data is NULL for plain HTTP, and non-NULL for HTTPS

 

static void funCallback(struct mg_connection *c, int ev, void *ev_data, void *fn_data) {

 

    std::cout << "Connect from: " << c->peer.ip << ":" << c->peer.port << ", type: " << ev << std::endl;

 

 

 

    if (ev == MG_EV_ACCEPT && fn_data != NULL) {

 

        struct mg_tls_opts opts = {

 

                //.ca = "ca.pem",         // Uncomment to enable two-way SSL

 

                .cert = "server.pem",    // Certificate PEM file

 

                .certkey = "server.pem", // This pem contains both cert and key

 

        };

 

        mg_tls_init(c, &opts);

 

    } else if (ev == MG_EV_HTTP_MSG) {

 

        struct mg_http_message *hm = (struct mg_http_message *) ev_data;

 

 

 

        std::cout << "Http request: Method=" << getMgStr(hm->method) << ", URI=" << getMgStr(hm->uri)

 

                  << ", query=" << getMgStr(hm->query) << ", proto=" << getMgStr(hm->proto) << std::endl;

 

        std::cout << "Request body: " << getMgStr(hm->body) << std::endl;

 

        if (mg_vcmp(&hm->uri, "/api/f1") == 0) {// Serve REST

 

            json jData = json::parse(hm->body.ptr, hm->body.ptr + hm->body.len);

 

            std::cout << "##iterate data\n";

 

            for (auto it:jData) {

 

                std::cout << "value: " << it << '\n';

 

            }

 

            std::cout << "##iterate items\n";

 

            for (auto &el:jData.items()) {

 

                std::cout << "Key: " << el.key() << ", value: " << el.value() << '\n';

 

            }

 

            mg_http_reply(c, 200, "", "{\"result\": %d}\n", 123);

 

        } else if (mg_http_match_uri(hm, "/api/f2/*")) {

 

            mg_http_reply(c, 200, "", "{\"result\": \"%.*s\"}\n", (int) hm->uri.len, hm->uri.ptr);

 

        } else {

 

            // struct mg_http_serve_opts opts = {.root_dir = s_root_dir};

 

            // mg_http_serve_dir(c, ev_data, &opts);

 

 

 

            mg_http_reply(c, 200, "", "Unknown request\n"); // Serve REST

 

        }

 

    }

 

    (void) fn_data;

 

}

 

 

 

void startHttpServer() {

 

    struct mg_mgr mgr;       // Event manager

 

    mg_log_set("2");         // Set to 3 to enable debug

 

    mg_mgr_init(&mgr);       // Initialise event manager

 

    mg_http_listen(&mgr, s_http_addr, funCallback, NULL);   // Create HTTP listener

 

//    mg_http_listen(&mgr, s_https_addr, funCallback, (void *) 1); // HTTPS listener

 

    for (;;)

 

        mg_mgr_poll(&mgr, 1000); // Infinite event loop

 

    mg_mgr_free(&mgr);

 

}

 

 

HTTP实例：HTTP server

        1，使用mg_bind()或者mg_bind_opt()创建立监听链接

        2.调用mg_set_protocol_http_websocket()去监听所有链接。此函数附加了一个内置的http事件处理事件，用于解析并触发特定的HTTP事件。例如当HTTP请求被完全缓冲时，内置的HTTP处理程序将解析请求并使用MG_EV_HTTP_REQUEST事件调用用户定义的事件处理函数，并将HTTP请求解析为事件数据。

        3.创建事件处理函数。事件处理程序接收所有的事件(低级别TCP事件(MG_EV_RECV)和高级别HTTP事件(MG_EV_HTTP_REQUEST))。通常事件处理函数应该只处理高级别事件MG_EV_HTTP_REQUEST

    下面是HTTP server的实例代码，其中省略了错误检查

 

// Copyright (c) 2015 Cesanta Software Limited

 

// All rights reserved

 

 

 

#include "mongoose.h"

 

 

 

static const char *s_http_port = "8000";

 

static struct mg_serve_http_opts s_http_server_opts;

 

 

 

static void ev_handler(struct mg_connection *nc, int ev, void *p) {

 

  if (ev == MG_EV_HTTP_REQUEST) {

 

    mg_serve_http(nc, (struct http_message *) p, s_http_server_opts);

 

  }

 

}

 

 

 

int main(void) {

 

  struct mg_mgr mgr;

 

  struct mg_connection *nc;

 

 

 

  mg_mgr_init(&mgr, NULL);

 

  printf("Starting web server on port %s\n", s_http_port);

 

  nc = mg_bind(&mgr, s_http_port, ev_handler);

 

  if (nc == NULL) {

 

    printf("Failed to create listener\n");

 

    return 1;

 

  }

 

 

 

  // Set up HTTP server parameters

 

  mg_set_protocol_http_websocket(nc);

 

  s_http_server_opts.document_root = ".";  // Serve current directory

 

  s_http_server_opts.enable_directory_listing = "yes";

 

 

 

  for (;;) {

 

    mg_mgr_poll(&mgr, 1000);

 

  }

 

  mg_mgr_free(&mgr);

 

 

 

  return 0;

 

}

 

使能SSL(HTTPS)

    在http服务器端使能ssl需要按照如下步骤：

        1.获取ssl证书和私钥文件

        2.声明struct mg_bind_opts，初始化化ssl_cert和ssl_key

        3.使用mg_bind_opt()去创建监听socket

实例：(更多介绍：查看examples中的https server 实例)

 

int main(void) {

 

  struct mg_mgr mgr;

 

  struct mg_connection *c;

 

  struct mg_bind_opts bind_opts;

 

 

 

  mg_mgr_init(&mgr, NULL);

 

 

 

  memset(&bind_opts, 0, sizeof(bind_opts));

 

  bind_opts.ssl_cert = "server.pem";

 

  bind_opts.ssl_key = "key.pem";

 

 

 

  // Use bind_opts to specify SSL certificate & key file

 

  c = mg_bind_opt(&mgr, "443", ev_handler, bind_opts);

 

  mg_set_protocol_http_websocket(c);

 

 

 

  ...

 

}