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HTTP服务器的本质:tinyhttpd源码分析及拓展

　　已经有一个月没有更新博客了，一方面是因为平时太忙了，另一方面是想积攒一些干货进行分享。最近主要是做了一些开源项目的源码分析工作，有c项目也有python项目，想提升一下内功，今天分享一下tinyhttpd源码分析的成果。tinyhttpd是一个非常轻量型的http服务器，c代码500行左右，可以帮助我们了解http服务器运行的实质。在分析之前，我们先说一下http报文。（我的新书《Python爬虫开发与项目实战》出版了，大家可以看一下样章）

一.http请求

http请求由三部分组成，分别是：起始行、消息报头、请求正文

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Request Line<CRLF>
Header-Name: header-value<CRLF>
Header-Name: header-value<CRLF>
//一个或多个，均以<CRLF>结尾
<CRLF>
body//请求正文

1、起始行以一个方法符号开头，以空格分开，后面跟着请求的URI和协议的版本，格式如下：

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Method Request-URI HTTP-Version CRLF

其中 Method表示请求方法；Request-URI是一个统一资源标识符；HTTP-Version表示请求的HTTP协议版本；CRLF表示回车和换行（除了作为结尾的CRLF外，不允许出现单独的CR或LF字符）。

2、请求方法（所有方法全为大写）有多种，各个方法的解释如下：

  • GET 请求获取Request-URI所标识的资源
  • POST 在Request-URI所标识的资源后附加新的数据
  • HEAD 请求获取由Request-URI所标识的资源的响应消息报头
  • PUT 请求服务器存储一个资源，并用Request-URI作为其标识
  • DELETE 请求服务器删除Request-URI所标识的资源
  • TRACE 请求服务器回送收到的请求信息，主要用于测试或诊断
  • CONNECT 保留将来使用
  • OPTIONS 请求查询服务器的性能，或者查询与资源相关的选项和需求

应用举例： 
GET方法：在浏览器的地址栏中输入网址的方式访问网页时，浏览器采用GET方法向服务器获取资源，eg: 

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GET /form.html HTTP/1.1 (CRLF)

POST方法要求被请求服务器接受附在请求后面的数据，常用于提交表单。eg：

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POST /reg.jsp HTTP/ (CRLF)
Accept:image/gif,image/x-xbit,... (CRLF)
...
HOST:www.guet.edu.cn (CRLF)
Content-Length:22 (CRLF)
Connection:Keep-Alive (CRLF)
Cache-Control:no-cache (CRLF)
(CRLF)         //该CRLF表示消息报头已经结束，在此之前为消息报头
user=jeffrey&pwd=1234  //此行以下为提交的数据

 

二.tinyhttpd源码分析　

　tinyhttpd总共包含以下函数：

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void accept_request(int);//处理从套接字上监听到的一个 HTTP 请求
void bad_request(int);//返回给客户端这是个错误请求，400响应码
void cat(int, FILE *);//读取服务器上某个文件写到 socket 套接字
void cannot_execute(int);//处理发生在执行 cgi 程序时出现的错误
void error_die(const char *);//把错误信息写到 perror 
void execute_cgi(int, const char *, const char *, const char *);//运行cgi脚本，这个非常重要，涉及动态解析
int get_line(int, char *, int);//读取一行HTTP报文
void headers(int, const char *);//返回HTTP响应头
void not_found(int);//返回找不到请求文件
void serve_file(int, const char *);//调用 cat 把服务器文件内容返回给浏览器。
int startup(u_short *);//开启http服务，包括绑定端口，监听，开启线程处理链接
void unimplemented(int);//返回给浏览器表明收到的 HTTP 请求所用的 method 不被支持。

建议源码阅读顺序： main -> startup -> accept_request -> execute_cgi　

按照以上顺序，看一下浏览器和tinyhttpd交互的整个流程：

三.注释版源码

　　注释版源码已经放到github上了，以后所有的源码分析都会上传github上。由于tinyhttpd源码较少，下面将完整的代码贴出来。

　　不过这个项目并不能直接在Linux上编译运行。它本来是在solaris上实现的，貌似在socket和pthread的实现上和一般的Linux还是不一样的，需要修改一部分内容。至于如何修改大家参考这篇文章，我也将修改版上传到github上了，名称为tinyhttpd-0.1.0_for_linux，大家可以clone下来，直接make编译即可。下面演示一下如何运行tinyhttpd,编译完成的效果如下：

下面运行./httpd，并在浏览器中访问。

tinyhttpd默认cgi脚本是perl脚本，比如color.cgi，位于htdocs目录下。

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#!/usr/bin/perl -Tw
 
use strict;
use CGI;
 
my($cgi) = new CGI;
 
print $cgi->header;
my($color) = "blue";
$color = $cgi->param('color') if defined $cgi->param('color');
 
print $cgi->start_html(-title => uc($color),
                       -BGCOLOR => $color);
print $cgi->h1("This is $color");
print $cgi->end_html;

　下面我想用python来实现cgi脚本，添加一些页面，为了更加了解cgi程序的运行实质，不用python封装好的cgi模块，完全手工打造。首先在htdocs目录下添加一个register.html页面，html文档内容如下：

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<html>
    <head>
        <title>注册信息</title>
        <meta charset="utf-8">
    </head>
    <body>
        <form action="register.cgi" method="POST">
            账号：<input type="text" name="zhanghao" value="" size="10" maxlength="5">
            <br>
            <br>
            密码：<input type="password" value="" name="mima" size="10">
            <br>
            <br>
            <input type="hidden" value="隐藏的内容" name="mihiddenma" size="10">
             
            爱好：<input type="checkbox" name="tiyu" checked="checked">体育<input type="checkbox" name="changge">唱歌
            <br>
            <br>
            性别：<input type="radio" name="sex" checked="checked">男<input type="radio" name="sex">女
            <br>
            <br>
            自我介绍：<br>
            <textarea cols="35" rows="10" name="ziwojieshao">
                这里是自我介绍
            </textarea>
            <br>
            <br>
            地址：
            <select name="dizhi">
                <option value="sichuan">四川</option>
                <option value="beijing">北京</option>
                <option value="shanghai">上海</option>
            </select>
            <br>
            <br>
            <input type="submit" value="提交">
            <input type="reset" value="重置">
        </form>
    </body>
</html>

　　这是一个表单，action指向register.cgi,method为post。下面看一下register.cgi,其实是个python脚本。

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#!/usr/bin/python
#coding:utf-8
import sys,os
length = os.getenv('CONTENT_LENGTH')
 
if length:
    postdata = sys.stdin.read(int(length))
    print "Content-type:text/html\n"
    print '<html>'
    print '<head>'
    print '<title>POST</title>'
    print '</head>'
    print '<body>'
    print '<h2> POST data </h2>'
    print '<ul>'
    for data in postdata.split('&'):
        print  '<li>'+data+'</li>'
    print '</ul>'
    print '</body>'
    print '</html>'
     
else:
    print "Content-type:text/html\n"
    print 'no found'

　　代码的意思是从标准输入中读取post中的数据，并将显示数据输出到标准输出中，对比一下流程图，更好理解。下面看一下运行效果。

 


今天的分享就到这里，下一篇继续分析。如果大家觉得还可以呀，记得推荐呦。

参考文章：HTTP协议全览，tinyhttpd在Linux编译
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