cinatra--一个高效易用的c++ http框架

cinatra是一个高性能易用的http框架，它是用modern c++(c++17)开发的，它的目标是提供一个快速开发的c++ http框架。它的主要特点如下：

统一而简单的接口
header-only
跨平台
高效
支持面向切面编程

cinatra目前支持了http1.1/1.0和websocket, 你可以用它轻易地开发一个http服务器，比如常见的数据库访问服务器、文件上传下载服务器、实时消息推送服务器，你也可以基于cinatra开发一个mqtt服务器。

如何使用

编译依赖

cinatra是基于boost.asio开发的，所以需要boost库，同时也需要支持c++17的编译器，依赖项：

boost.asio
c++17编译器(gcc7.2,clang4.0, vs2017 update15.5)

使用

cinatra是header-only的，直接引用头文件既可。

快速示例

示例1：一个简单的hello world

#include "http_server.hpp"
using namespace cinatra;

int main() {
	http_server server(std::thread::hardware_concurrency());
	server.listen("0.0.0.0", "8080");
	server.set_http_handler<GET, POST>("/", [](const request& req, response& res) {
		res.set_status_and_content(status_type::ok, "hello world");
	});

	server.run();
	return 0;
}

5行代码就可以实现一个简单http服务器了，用户不需要关注多少细节，直接写业务逻辑就行了。

示例2：展示如何取header和query以及错误返回

#include "http_server.hpp"
using namespace cinatra;

int main() {
	http_server server(std::thread::hardware_concurrency());
	server.listen("0.0.0.0", "8080");
	server.set_http_handler<GET, POST>("/test", [](const request& req, response& res) {
		auto name = req.get_header_value("name");
		if (name.empty()) {
			res.set_status_and_content(status_type::bad_request, "no name");
			return;
		}

		auto id = req.get_query_value("id");
		if (id.empty()) {
			res.set_status_and_content(status_type::bad_request);
			return;
		}

		res.set_status_and_content(status_type::ok, "hello world");
	});

	server.run();
	return 0;
}

示例3：面向切面的http服务器

#include "http_server.hpp"
using namespace cinatra;

//日志切面
struct log_t
{
	bool before(const request& req, response& res) {
		std::cout << "before log" << std::endl;
		return true;
	}

	bool after(const request& req, response& res) {
		std::cout << "after log" << std::endl;
		return true;
	}
};

//校验的切面
struct check {
	bool before(const request& req, response& res) {
		std::cout << "before check" << std::endl;
		if (req.get_header_value("name").empty()) {
			res.set_status_and_content(status_type::bad_request);
			return false;
		}
		
		return true;
	}

	bool after(const request& req, response& res) {
		std::cout << "after check" << std::endl;
		return true;
	}
};

int main() {
	http_server server(std::thread::hardware_concurrency());
	server.listen("0.0.0.0", "8080");
	server.set_http_handler<GET, POST>("/aspect", [](const request& req, response& res) {
		res.set_status_and_content(status_type::ok, "hello world");
	}, check{}, log_t{});

	server.run();
	return 0;
}

本例中有两个切面，一个校验http请求的切面，一个是日志切面，这个切面用户可以根据需求任意增加。本例会先检查http请求的合法性，如果不合法就会返回bad request，合法就会进入下一个切面，即日志切面，六安广播电视大学日志切面会打印出一个before表示进入业务逻辑之前的处理，池州先锋网业务逻辑完成之后会打印after表示业务逻辑结束之后的处理。

示例4：文件上传

cinatra目前支持了multipart和octet-stream格式的上传。

multipart文件上传

#include <atomic>
#include "http_server.hpp"
using namespace cinatra;

int main() {
	http_server server(std::thread::hardware_concurrency());
	server.listen("0.0.0.0", "8080");

	std::atomic_int n = 0;
	//http upload(multipart)
	server.set_http_handler<GET, POST>("/upload_multipart", [&n](const request& req, response& res) {
		assert(req.get_http_type() == http_type::multipart);
		auto state = req.get_state();
		switch (state)
		{
		case cinatra::data_proc_state::data_begin:
		{
			auto file_name_s = req.get_multipart_file_name();
			auto extension = get_extension(file_name_s);
			
			std::string file_name = std::to_string(n++) + std::string(extension.data(), extension.length());
			auto file = std::make_shared<std::ofstream>(file_name, std::ios::binary);
			if (!file->is_open()) {
				res.set_continue(false);
				return;
			}
			req.get_conn()->set_tag(file);
		}
		break;
		case cinatra::data_proc_state::data_continue:
		{
			if (!res.need_continue()) {
				return;
			}

			auto file = std::any_cast<std::shared_ptr<std::ofstream>>(req.get_conn()->get_tag());
			auto part_data = req.get_part_data();
			file->write(part_data.data(), part_data.length());
		}
		break;
		case cinatra::data_proc_state::data_end:
		{
			std::cout << "one file finished" << std::endl;
		}
		break;
		case cinatra::data_proc_state::data_all_end:
		{
			//all the upstream end
			std::cout << "all files finished" << std::endl;
			res.set_status_and_content(status_type::ok);
		}
		break;
		case cinatra::data_proc_state::data_error:
		{
			//network error
		}
		break;
		}
	});

	server.run();
	return 0;
}

短短几行代码就可以实现一个http文件上传的服务器了，包含了异常处理和错误处理。

octet-stream文件上传

#include <atomic>
#include "http_server.hpp"
using namespace cinatra;

int main() {
	http_server server(std::thread::hardware_concurrency());
	server.listen("0.0.0.0", "8080");

	std::atomic_int n = 0;
	//http upload(octet-stream)
	server.set_http_handler<GET, POST>("/upload_octet_stream", [&n](const request& req, response& res) {
		assert(req.get_http_type() == http_type::octet_stream);
		auto state = req.get_state();
		switch (state)
		{
		case cinatra::data_proc_state::data_begin:
		{
			std::string file_name = std::to_string(n++);;
			auto file = std::make_shared<std::ofstream>(file_name, std::ios::binary);
			if (!file->is_open()) {
				res.set_continue(false);
				return;
			}
			req.get_conn()->set_tag(file);
		}
		break;
		case cinatra::data_proc_state::data_continue:
		{
			if (!res.need_continue()) {
				return;
			}

			auto file = std::any_cast<std::shared_ptr<std::ofstream>>(req.get_conn()->get_tag());
			auto part_data = req.get_part_data();
			file->write(part_data.data(), part_data.length());
		}
		break;
		case cinatra::data_proc_state::data_end:
		{
			std::cout << "one file finished" << std::endl;
		}
		break;
		case cinatra::data_proc_state::data_error:
		{
			//network error
		}
		break;
		}
	});

	server.run();
	return 0;
}

示例5：文件下载

#include "http_server.hpp"
using namespace cinatra;

int main() {
	http_server server(std::thread::hardware_concurrency());
	server.listen("0.0.0.0", "8080");

	//http download(chunked)
	server.set_http_handler<GET, POST>("/download_chunked", [](const request& req, response& res) {
		auto state = req.get_state();
		switch (state)
		{
		case cinatra::data_proc_state::data_begin:
		{
			std::string filename = "2.jpg";
			auto in = std::make_shared<std::ifstream>(filename, std::ios::binary);
			if (!in->is_open()) {
				req.get_conn()->on_error();
				return;
			}

			auto conn = req.get_conn();
			conn->set_tag(in);
			auto extension = get_extension(filename.data());
			auto mime = get_mime_type(extension);
			conn->write_chunked_header(mime);
		}
		break;
		case cinatra::data_proc_state::data_continue:
		{
			auto conn = req.get_conn();
			auto in = std::any_cast<std::shared_ptr<std::ifstream>>(conn->get_tag());
			
			std::string str;
			const size_t len = 2*1024;
			str.resize(len);

			in->read(&str[0], len);
			size_t read_len = in->gcount();
			if (read_len != len) {
				str.resize(read_len);
			}
			bool eof = (read_len==0|| read_len != len);
			conn->write_chunked_data(std::move(str), eof);
		}
		break;
		case cinatra::data_proc_state::data_end:
		{
			std::cout << "chunked send finish" << std::endl;
		}
		break;
		case cinatra::data_proc_state::data_error:
		{
			//network error
		}
		break;
		}
	});

	server.run();
	return 0;
}

示例6：websocket

#include "http_server.hpp"
using namespace cinatra;

int main() {
	http_server server(std::thread::hardware_concurrency());
	server.listen("0.0.0.0", "8080");

	//web socket
	server.set_http_handler<GET, POST>("/ws", [](const request& req, response& res) {
		assert(req.get_http_type() == http_type::websocket);
		auto state = req.get_state();
		switch (state)
		{
		case cinatra::data_proc_state::data_begin:
		{
			std::cout << "websocket start" << std::endl;
		}
		break;
		case cinatra::data_proc_state::data_continue:
		{
			auto part_data = req.get_part_data();
			//echo
			req.get_conn()->send_ws_msg(std::string(part_data.data(), part_data.length()));
			std::cout << part_data.data() << std::endl;
		}
		break;
		case cinatra::data_proc_state::data_close:
		{
			std::cout << "websocket close" << std::endl;
		}
		break;
		case cinatra::data_proc_state::data_error:
		{
			std::cout << "network error" << std::endl;
		}
		break;
		}
	});

	server.run();
	return 0;
}

性能测试

测试用例：

ab测试：ab -c100 -n5000 127.0.0.1:8080/

服务器返回一个hello。

在一个8核心16G的云主机上测试，qps在9000-13000之间。

对比测试

通过ab测试和boost.beast做对比，二者qps相当，大概是因为二者都是基于boost.asio开发的的原因。cinatra目前还没做专门的性能优化，还有提升空间。

注意事项

文件上传下载，websocket的业务函数是会多次进入的，因此写业务逻辑的时候需要注意，推荐按照示例中的方式去做。

cinatra目前刚开始在生产环境中使用, 还处于开发完善阶段，可能还有一些bug，因此不建议现阶段直接用于生产环境，建议先在测试环境下试用。

试用没问题了再在生产环境中使用，试用过程中发现了问题请及时提issue反馈或者邮件联系我。

测试和使用稳定之后cinatra会发布正式版。

roadmap

支持ssl
支持断点续传
支持session和cookie
接口优化、性能优化

我希望cinatra有越来越多的人使用并喜欢它，也希望在在使用过程中越来越完善，变成一个强大易用、快速开发的http框架，欢迎大家积极参与cinatra项目，可以提issue也可以发邮件提建议，也可以提pr，形式不限。

这次重构的cinatra几乎是重写了一遍，代码比之前的少了30%以上，接口统一了，http和业务分离，具备更好的扩展性和可维护性。