Linux-C 编程 / 网络 / 超迷你的 web server
一、为生活寻找固定的支撑点
1. 什么是生活的支撑点？
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让自己感到些许痛苦，但却会带来实实在在的充实感和成就感的事情。
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举个栗子，我的支点是运动、看书、研究技术。
2. 固定的支撑点很重要：
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三个固定的要素：时间 / 空间 / 事情。
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无论发生什么，无论今天你在什么地方，处于怎样的阶段，有哪些安排，你都坚持做这件事，而且一大早起来，就开始执行。
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这是一个很强大的心理暗示：只要拥有这些稳定不变的支撑点，你就有信心和足够的能力去面对许多生活里不稳定的东西，并解决掉它们。
二、Linux-C 编程 / 超迷你的 web server
0. 什么是 web server？
web server 有两个意思：
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一台负责提供网页的主机，它通过 http 协议将网页等数据传给客户端(一般是浏览器);
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一个提供网页的服务器程序，例如 Apache / Nginix / lighttped 等;
1. Tinyhttpd 简介
开源项目 Tinyhttpd ( 6K star / 2.8K fork)：
官网：
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https://sourceforge.net/projects/tinyhttpd/
github mirror：
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https://github.com/EZLippi/Tinyhttpd
中文注释代码：
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https://github.com/cbsheng/tinyhttpd
Tinyhttpd 是一个 C 语言编写、极度简陋的 web 服务器，也可以叫 http 服务器。
它的作用仅仅是用于学习 http 协议和 UNIX 系统调用， 不能用于生产环境中。
虽然它没有任何商业价值，但是非常适合用来了解 WEB 服务器的基础知识。
我们可以用它作为我们学习 Mpjg-streamer / Nginx/ Lighttpd 等更 复杂和更优秀开源项目的跳板。
2. 编译运行
编译运行：
$ git clone https://github.com/EZLippi/Tinyhttpd
$ cd tinyhttpd-0.1.0
$ make
$ ./httpd
httpd running on port 4000
用浏览器访问：
用命令访问：
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使用 netstat 查看 tinyhttpd 的网络状态：
$ netstat -ant | grep 4000
tcp 0 0 0.0.0.0:4000 0.0.0.0:* LISTEN
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使用 nc 连接 tinyhttpd，并手动发送 http 请求：
$ nc 127.0.0.1 4000
GET /index.html HTTP/1.1 // 输入 http 请求
HTTP/1.0 200 OK // 接收到 http 响应
Server: es-hacker-httpserver
Content-Type: text/html
<HTML>
<TITLE>Index</TITLE>
<BODY>
<H1>This is a simple webserver
</BODY>
</HTML>
-
使用 curl 给 tinyhttpd 发送 http 请求：
$ curl localhost:4000/index.html
<HTML>
<TITLE>Index</TITLE>
<BODY>
<H1>This is a simple webserver
</BODY>
</HTML>
使用 wireshark 抓包：
(1) 浏览器：“请给我 ××× 网页的数据。”
(2) web 服务器：“好的，这就是你要的数据。”
3. 了解一下内部实现
3.1 关于 web server 的入门知识
web server 和 http 协议在整个网络传输中的位置：
web server 处理请求的步骤：
详细一点的步骤：
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建立连接——接受一个客户端连接; -
接收请求——从网络中读取一条 http 请求报文; -
处理请求——对请求报文进行解析; -
访问资源——访问报文中指定的资源; -
构建响应——创建带有正确首部的 http 响应报文; -
发送响应——将响应回送给客户端;
什么是 http 报文？
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http 报文是符合 http 协议的文本数据块;
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2 种类型：请求报文和响应报文;
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请求/响应报文由以下内容组成：
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请求行 或状态码行 -
头字段 -
空行 -
可选的报文主体数据
请求行中的方法字段：
http 协议定义了客户端和服务器之间交互的消息内容和步骤，其基本思路非常简单。
首先，客户端会向服务器发送请求消息请求消息中包含的内容是 "对什么" 和 "进行怎样的操作" 两个部分。
其中 "对什么" 的部分就是 URI (Uniform Resource Identifier，统一资源标识符)，一般就是网页或者文件或者程序等，而 "进行怎样的操作" 的部分称为方法，包括：
3.2 Tinyhttpd 的内部实现
分解 httpd.c：
void accept_request(void *arg)
void bad_request(int client)
void cat(int client, FILE *resource)
void cannot_execute(int client)
void error_die(const char *sc)
void execute_cgi(int client, const char *path,
int get_line(int sock, char *buf, int size)
void headers(int client, const char *filename)
void not_found(int client)
void serve_file(int client, const char *filename)
int startup(u_short *port)
void unimplemented(int client)
int main(void)
就13 个 函数，和一些宏定义，就没有其他内容了。
程序入口：main()
int main(void)
{
int client_sock = -1;
pthread_t newthread;
// 1. 创建 socket，并且等待连接
int server_sock = startup(&port);
while (1) {
// 2. 接受连接
client_sock = accept();
// 3. 创建处理线程
pthread_create(&newthread ,
NULL,
(void *)accept_request,
...)
}
}
创建 socket: startup()
int startup(u_short *port)
{
struct sockaddr_in name;
// 1. 创建 webserver 端的 socket
httpd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
// 2. 初始化 webserver 的 ip 地址
name.sin_family = AF_INET;
name.sin_port = htons(*port);
name.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
// 3. 绑定 webserver 的socket 和 ip 地址
bind(httpd, (struct sockaddr *)&name, ...);
// 4. 开始监听
listen(httpd, 5);
}
没什么特别的，就是典型 tcp server 编程：
解析 http 请求报文：accept_request()
这里将会完成 web server 最核心的工作：
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读取／解析 http 请求报文，构建响应报文。
void accept_request(void *arg)
{
// 1. 提取第一行数据
numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf));
// ２. 从第一行数据中提取出 http 方法
// 3. 处理 POST 方法
// 4. 处理 GET 方法
if (strcasecmp(method, "GET") == 0) {
// ４.1 提取 URI
while (...)
query_string++;
}
// 5. 构建并发送 http 响应报文给客户端
serve_file(client, path);
}
构建并发送 http 响应报文给客户端：serve_file()
void serve_file(int client, const char *filename)
{
// 1. 打开 URI 指定的资源
FILE *resource = fopen(filename, "r");
// 2. 发送 响应报文的 header: HTTP/1.0 200 OK...
headers(client, filename);
// 3. 读取并发送资源给 客户端: fgets() ---> send()
cat(client, resource);
}
到此，Tinyhttpd的核心实现就分析完了，更多的细节，请各位自行阅读源码吧~~~
4. 相关参考
-
http 权威指南 / 第1~5章
-
Unix 网络编程 / 第1~5章
-
网络是怎么连接的 / 第1、2、6章
-
深入理解 Nginx 模块;
-
Lighttpd Documentation (https://redmine.lighttpd.net/projects/lighttpd/wiki/docs)
三、思考技术，也思考人生
要学习技术，更要学习如何生活。
你和我各有一个苹果，如果我们交换苹果的话，我们还是只有一个苹果。但当你和我各有一个想法，我们交换想法的话，我们就都有两个想法了。