第二十四章（制作HTTP服务器端）学习笔记

2019-11-19

17:54:00

参考：https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/tree/master/ch24

24.1 HTTP 概要

本章将编写 HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）服务器端，即 Web 服务器端。

24.1.1 理解 Web 服务器端

web服务器端就是要基于 HTTP 协议，将网页对应文件传输给客户端的服务器端

24.1.2 HTTP

无状态的 Stateless 协议

从上图可以看出，服务器端相应客户端请求后立即断开连接。换言之，服务器端不会维持客户端状态。即使同一客户端再次发送请求，服务器端也无法辨认出是原先那个，而会以相同方式处理新请求。因此，HTTP 又称「无状态的 Stateless 协议」

24.1.3 请求消息（Request Message）的结构

下面是客户端向服务端发起请求消息的结构：

从图中可以看出，请求消息可以分为请求头、消息头、消息体 3 个部分。其中，请求行含有请求方式（请求目的）信息。典型的请求方式有 GET 和 POST ，GET 主要用于请求数据，POST 主要用于传输数据。为了降低复杂度，我们实现只能响应 GET 请求的 Web 服务器端，下面解释图中的请求行信息。其中「GET/index.html HTTP/1.1」具有如下含义：

请求（GET）index.html 文件，通常以 1.1 版本的 HTTP 协议进行通信。

请求行只能通过 1 行（line）发送，因此，服务器端很容易从 HTTP 请求中提取第一行，并分别分析请求行中的信息。

请求行下面的消息头中包含发送请求的浏览器信息、用户认证信息等关于 HTTP 消息的附加信息。最后的消息体中装有客户端向服务端传输的数据，为了装入数据，需要以 POST 方式发送请求。但是我们的目标是实现 GET 方式的服务器端，所以可以忽略这部分内容。另外，消息体和消息头与之间以空行隔开，因此不会发生边界问题

24.1.4 响应消息（Response Message）的结构

下面是 Web 服务器端向客户端传递的响应信息的结构。从图中可以看出，该响应消息由状态行、头信息、消息体等 3 个部分组成。状态行中有关于请求的状态信息，这是与请求消息相比最为显著地区别。

第一个字符串状态行中含有关于客户端请求的处理结果。例如，客户端请求 index.html 文件时，表示 index.html 文件是否存在、服务端是否发生问题而无法响应等不同情况的信息写入状态行。图中的「HTTP/1.1 200 OK」具有如下含义：

200 OK : 成功处理了请求!
404 Not Found : 请求的文件不存在!
400 Bad Request : 请求方式错误，请检查！

消息头中含有传输的数据类型和长度等信息。图中的消息头含有如下信息：

服务端名为 SimpleWebServer ，传输的数据类型为 text/html。数据长度不超过 2048 个字节。

最后插入一个空行后，通过消息体发送客户端请求的文件数据。以上就是实现 Web 服务端过程中必要的 HTTP 协议。

24.2 实现简单的 Web 服务器端

24.2.1 实现基于 Windows 的多线程 Web 服务器端

暂略

24.2.2 实现基于 Linux 的多线程 Web 服务器端

webserv_linux.c

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <stdlib.h>
  3 #include <unistd.h>
  4 #include <string.h>
  5 #include <arpa/inet.h>
  6 #include <sys/socket.h>
  7 #include <pthread.h>
  8 
  9 #define BUF_SIZE 1024
 10 #define SMALL_BUF 100
 11 
 12 void *request_handler(void *arg);
 13 void send_data(FILE *fp, char *ct, char *file_name);
 14 char *content_type(char *file);
 15 void send_error(FILE *fp);
 16 void error_handling(char *message);
 17 
 18 int main(int argc, char *argv[])
 19 {
 20     int serv_sock, clnt_sock;
 21     struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr;
 22     int clnt_adr_size;
 23     char buf[BUF_SIZE];
 24     pthread_t t_id;
 25     if (argc != 2)
 26     {
 27         printf("Usage : %s <port>
", argv[0]);
 28         exit(1);
 29     }
 30 
 31     serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 32     memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr));
 33     serv_adr.sin_family = AF_INET;
 34     serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 35     serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
 36     if (bind(serv_sock, (struct sockaddr *)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1)
 37         error_handling("bind() error");
 38     if (listen(serv_sock, 20) == -1)
 39         error_handling("listen() error");
 40 
 41     while (1)
 42     {
 43         clnt_adr_size = sizeof(clnt_adr);
 44         clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_adr, &clnt_adr_size);
 45         printf("Connection Request : %s:%d
",
 46                inet_ntoa(clnt_adr.sin_addr), ntohs(clnt_adr.sin_port));
 47         pthread_create(&t_id, NULL, request_handler, &clnt_sock);
 48         pthread_detach(t_id);
 49     }
 50     close(serv_sock);
 51     return 0;
 52 }
 53 
 54 void *request_handler(void *arg)
 55 {
 56     int clnt_sock = *((int *)arg);
 57     char req_line[SMALL_BUF];
 58     FILE *clnt_read;
 59     FILE *clnt_write;
 60 
 61     char method[10];
 62     char ct[15];
 63     char file_name[30];
 64 
 65     clnt_read = fdopen(clnt_sock, "r");
 66     clnt_write = fdopen(dup(clnt_sock), "w");
 67     fgets(req_line, SMALL_BUF, clnt_read);
 68     if (strstr(req_line, "HTTP/") == NULL)
 69     {
 70         send_error(clnt_write);
 71         fclose(clnt_read);
 72         fclose(clnt_write);
 73         return;
 74     }
 75     strcpy(method, strtok(req_line, " /"));
 76     strcpy(file_name, strtok(NULL, " /"));
 77     strcpy(ct, content_type(file_name));
 78     if (strcmp(method, "GET") != 0)
 79     {
 80         send_error(clnt_write);
 81         fclose(clnt_read);
 82         fclose(clnt_write);
 83         return;
 84     }
 85     fclose(clnt_read);
 86     send_data(clnt_write, ct, file_name);
 87 }
 88 void send_data(FILE *fp, char *ct, char *file_name)
 89 {
 90     char protocol[] = "HTTP/1.0 200 OK
";
 91     char server[] = "Server:Linux Web Server 
";
 92     char cnt_len[] = "Content-length:2048
";
 93     char cnt_type[SMALL_BUF];
 94     char buf[BUF_SIZE];
 95     FILE *send_file;
 96 
 97     sprintf(cnt_type, "Content-type:%s

", ct);
 98     send_file = fopen(file_name, "r");
 99     if (send_file == NULL)
100     {
101         send_error(fp);
102         return;
103     }
104 
105     //传输头信息
106     fputs(protocol, fp);
107     fputs(server, fp);
108     fputs(cnt_len, fp);
109     fputs(cnt_type, fp);
110 
111     //传输请求数据
112     while (fgets(buf, BUF_SIZE, send_file) != NULL)
113     {
114         fputs(buf, fp);
115         fflush(fp);
116     }
117     fflush(fp);
118     fclose(fp);
119 }
120 char *content_type(char *file)
121 {
122     char extension[SMALL_BUF];
123     char file_name[SMALL_BUF];
124     strcpy(file_name, file);
125     strtok(file_name, ".");
126     strcpy(extension, strtok(NULL, "."));
127 
128     if (!strcmp(extension, "html") || !strcmp(extension, "htm"))
129         return "text/html";
130     else
131         return "text/plain";
132 }
133 void send_error(FILE *fp)
134 {
135     char protocol[] = "HTTP/1.0 400 Bad Request
";
136     char server[] = "Server:Linux Web Server 
";
137     char cnt_len[] = "Content-length:2048
";
138     char cnt_type[] = "Content-type:text/html

";
139     char content[] = "<html><head><title>NETWORK</title></head>"
140                      "<body><font size=+5><br>发生错误！ 查看请求文件名和请求方式!"
141                      "</font></body></html>";
142     fputs(protocol, fp);
143     fputs(server, fp);
144     fputs(cnt_len, fp);
145     fputs(cnt_type, fp);
146     fflush(fp);
147 }
148 void error_handling(char *message)
149 {
150     fputs(message, stderr);
151     fputc('
', stderr);
152     exit(1);
153 }

经过测试，这个简单的 HTTP 服务器可以正常的显示出页面。

24.3 习题

以下答案仅代表本人个人观点，可能不是正确答案。

下列关于 Web 服务器端和 Web 浏览器端的说法错误的是？

答：以下加粗选项代表正确。
1. Web 浏览器并不是通过自身创建的套接字连接服务端的客户端
2. Web 服务器端通过 TCP 套接字提供服务，因为它将保持较长的客户端连接并交换数据
3. 超文本与普通文本的最大区别是其具有可跳转的特性
4. Web 浏览器可视为向浏览器提供请求文件的文件传输服务器端
5. 除 Web 浏览器外，其他客户端都无法访问 Web 服务器端。
下列关于 HTTP 协议的描述错误的是？

答：以下加粗选项代表正确。
1. HTTP 协议是无状态的 Stateless 协议，不仅可以通过 TCP 实现，还可以通过 UDP 来实现
2. HTTP 协议是无状态的 Stateless 协议，因为其在 1 次请求和响应过程完成后立即断开连接。因此，如果同一服务器端和客户端需要 3 次请求及响应，则意味着需要经过 3 次套接字的创建过程。
3. 服务端向客户端传递的状态码中含有请求处理结果的信息。
4. HTTP 协议是基于因特网的协议，因此，为了同时向大量客户端提供服务，HTTP 协议被设计为 Stateless 协议。