自己动手写 HTTP Server

    【 原理 】 一般来说，HTTP Server 也是我们常说的Web服务器，大名鼎鼎的 Apache，还是微软的 IIS （Internet Information Server），开源领域的有 Lighttpd 和最近风头正劲的 Nginx 都是典型的Web服务器。最近想想能不能做一个Web服务器，就提供简单的功能，但是速度很快，能够作为一个专门处理 HTML/CSS/JS/Image 的Web服务器，那样能够让静态资源文件迅速的被访问到，如果有反向代理功能就更帅了，当然了，要是有Cache功能啥的，并且能够编写自定义插件（扩展）就很完美了。。。YY中。。。

基于这个思想，我就花十天时间使用标准C写了一个千行代码小型的HTTP Server，当然目前还不具有反向代理和扩展功能，只是能够简单的支持 HTML/CSS/JS/Image 静态资源文件的访问。HTTP Server 的名字叫做 tmhttpd - TieMa (Tiny&Mini) HTTP Server，小巧，代码少，执行速度快，目前具有的功能包括：

• Support GET/HEAD method
• The common MIME types.
• Support Self custom default index page
• Directory listings.
• Support access log
• Support Self custom port and max clients
• Use fork mode accept new conntion
• Support daemon type work
• more ..

目前已经发布了 tmhttpd-1.0.0_alpha 版本，包括for Unix/Linux （在 Ubuntu/Fedoar/FreeBSD 下编译通过） 和 在cygwin环境下编译的 for Windows 版本，下面地址有下载：

• Unix/Linux: http://heiyeluren.googlecode.com/files/tmhttpd-1.0.0_alpha.tar.gz
• Windows: http://heiyeluren.googlecode.com/files/tmhttpd-1.0.0_alpha-win32.zip

下面大致来聊聊怎么写一个 HTTP Server，先看看一个HTTP请求的流程：

大致就是 客户端的浏览器（IE、Firefox、Opera、Lynx、Curl、Robot ...）访问到Web服务器的端口（一般是80），然后端口接受到请求后开始解析请求，如果请求不正确或者非法则直接返回指定的错误代码（可以参考 RFC 1945），如果请求合法，那么就查找相应用户请求的文件，把文件读取后发送给客户端，关闭连接，请求结束。

【 实现 】

贴部分tmhttpd核心代码来描述这个过程:

/**

 * 初始化服务器端的Socket连接，等待连接，连接成功后fork新进程处理

 *

 */

static void InitServerListen( unsigned int port, unsigned int max_client ){

    int serversock, clientsock;

    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;

 char currtime[32];

    /* Create the TCP socket */

    if ((serversock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0){

        die("Failed to create socket");

    }

    /* Construct the server sockaddr_in structure */

    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));       /* Clear struct */

    server_addr.sin_family = AF_INET;                  /* Internet/IP */

    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);   /* Incoming addr */

    server_addr.sin_port = htons(port);          /* server port */

    /* Bind the server socket */

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

        die("Failed to bind the server socket");

    }

    /* Listen on the server socket */

    if (listen(serversock, max_client) < 0){

        die("Failed to listen on server socket");

    }

 /* Print listening message */

 getdate(currtime);

 fprintf(stdout, "[%s] Start server listening at port %d ...\n", currtime, port);

 fprintf(stdout, "[%s] Waiting client connection ...\n", currtime);

    /* Run until cancelled */

    while (1){

        unsigned int clientlen = sizeof(client_addr);

  memset(currtime, 0, sizeof(currtime));

  getdate(currtime);

        /* Wait for client connection */

        if ((clientsock = accept(serversock, (struct sockaddr *) &client_addr, &clientlen)) < 0){

            die("Failed to accept client connection");

        }

        /* Use child process new connection */

        if ( fork() == 0 ){

   HandleClient(clientsock, client_addr);

  } else {

   wait(NULL); 

  }

  /* Not use close socket connection */

        close(clientsock);

    }

}

/**

 * 获取一个连接，读取连接客户端发送的请求数据，把请求数据叫给请求解析函数进行解析

 *

 */

static void HandleClient( int client_sock, struct sockaddr_in client_addr ){

    char buf[REQUEST_MAX_SIZE];

 if ( read(client_sock, buf, REQUEST_MAX_SIZE) < 0){

  SendError( client_sock, 500, "Internal Server Error", "", "Client request not success." );

  die("read sock");

 }

 ParseRequest( client_sock, client_addr, buf );

    close(client_sock);

    exit(0);

}

/**

 * 解析一个请求，解析出GET/HEAD方法，需要请求的文件，协议版本等，构造成结构体提交给处理函数

 *

 */

static int ParseRequest( int client_sock, struct sockaddr_in client_addr, char *req ){

 char **buf, **method_buf, **query_buf, currtime[32], cwd[1024], tmp_path[1536], pathinfo[512], path[256], file[256], log[1024];

 int line_total, method_total, query_total, i;

 struct st_request_info request_info;

 /* Split client request */

 getdate(currtime);

 explode(req, '\n', &buf, &line_total);

 /* Print log message  */

 memset(log, 0, sizeof(log));

 sprintf(log, "[%s] %s %s\n", currtime, inet_ntoa(client_addr.sin_addr), buf[0]);

 WriteLog(log);

 /* Check request is empty */

 if (strcmp(buf[0], "\n") == 0 || strcmp(buf[0], "\r\n") == 0){

  SendError( client_sock, 400, "Bad Request", "", "Can't parse request." );

 }

 /* Check method is implement */

 explode(buf[0], ' ', &method_buf, &method_total);

 if ( strcmp( strtolower(method_buf[0]), "get") != 0 &&  strcmp( strtolower(method_buf[0]), "head") != 0 ){

  SendError( client_sock, 501, "Not Implemented", "", "That method is not implemented." );

 }

 explode(method_buf[1], '?', &query_buf, &query_total);

 /* Make request data */ 

 getcwd(cwd, sizeof(cwd));

 strcpy(pathinfo, query_buf[0]);

 substr(query_buf[0], 0, strrpos(pathinfo, '/')+1, path);

 substr(query_buf[0], strrpos(pathinfo, '/')+1, 0, file);

 

 /* Pad request struct */

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

 strcat(cwd, pathinfo);

 request_info.method   = method_buf[0];

 request_info.pathinfo  = pathinfo;

 request_info.query   = (query_total == 2 ? query_buf[1] : "");

 request_info.protocal  = strtolower(method_buf[2]);

 request_info.path   = path;

 request_info.file   = file;

 request_info.physical_path = cwd;

 /* Is a directory pad default index page */

 memset(tmp_path, 0, sizeof(tmp_path));

 strcpy(tmp_path, cwd);

 if ( is_dir(tmp_path) ){

  strcat(tmp_path, g_dir_index);

  if ( file_exists(tmp_path) ){

   request_info.physical_path = tmp_path;

  }

 }

 

 /* Debug message */

 if ( g_is_debug ){

  fprintf(stderr, "[ Request ]\n");

  for(i=0; i<line_total; i++){

   fprintf(stderr, "%s\n", buf[i]);

  }

 }

 /* Process client request */

 ProcRequest( client_sock, client_addr, request_info );

 return 0;

}

/**

 * 处理函数按照解析出来的请求内容进行数据返回，返回文件/目录列表或者提示错误

 *

 */

static int ProcRequest( int client_sock, struct sockaddr_in client_addr, struct st_request_info request_info ){

 char buf[128];

 /* File is exist or has access permission */

 if ( !file_exists( request_info.physical_path ) ){

  memset(buf, 0, sizeof(buf));

  sprintf(buf, "File %s not found.", request_info.pathinfo);

  SendError( client_sock, 404, "Not Found", "", buf);

 }

 if ( access(request_info.physical_path, R_OK) != 0 ){

  memset(buf, 0, sizeof(buf));

  sprintf(buf, "File %s is protected.", request_info.pathinfo);

  SendError( client_sock, 403, "Forbidden", "", buf);

 }

 /* Check target is regular file or directory */

 if ( is_file(request_info.physical_path) == 1 ){

  SendFile( client_sock,  request_info.physical_path, request_info.pathinfo );

 } else if ( is_dir(request_info.physical_path) == 1 ){ 

  /* Is a directory choose browse dir list */

  if ( g_is_browse ){

   SendDirectory( client_sock, request_info.physical_path, request_info.pathinfo );

  } else {

   memset(buf, 0, sizeof(buf));

   sprintf(buf, "File %s is protected.", request_info.pathinfo);

   SendError( client_sock, 403, "Forbidden", "", buf);

  }

 } else {

  memset(buf, 0, sizeof(buf));

  sprintf(buf, "File %s is protected.", request_info.pathinfo);

  SendError( client_sock, 403, "Forbidden", "", buf);  

 }

 return 0;

}

主要核心的函数就是这四个，如果要了解其他函数，包括字符串处理，HTTP头信息发送，错误发送，读取文件，遍历目录等等请下载源码回去研究。源码下载地址：http://heiyeluren.googlecode.com/files/tmhttpd-1.0.0_alpha.tar.gz

【 结束 】

其实还有很多功能能够增加的，比如性能，采用 select 或者 epool 肯定要比单纯的fork性能更好，另外增加处理动态内容，比如CGI，能够接受POST请求，能够作为一个反向代理存在，能够具有缓存功能，能够缓存请求过的文件到内存中，能够具有插件扩展功能等等，都是需要进一步提升的。