## 第 24 章 制作 HTTP 服务器端 本章代码，在[TCP-IP-NetworkNote](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote)中可以找到。 ### 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，服务器端响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行、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的区别。 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 下面是代码： - [webserv_linux.c](https://github.com/riba2534/TCP-IP-NetworkNote/blob/master/ch24/webserv_linux.c) ```c #include #include #include #include #include #include #include #define BUF_SIZE 1024 #define SMALL_BUF 100 void *request_handler(void *arg); void send_data(FILE *fp, char *ct, char *file_name); char *content_type(char *file); void send_error(FILE *fp); void error_handling(char *message); int main(int argc, char *argv[]) { int serv_sock, clnt_sock; struct sockaddr_in serv_adr, clnt_adr; int clnt_adr_size; char buf[BUF_SIZE]; pthread_t t_id; if (argc != 2) { printf("Usage : %s \n", argv[0]); exit(1); } serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); memset(&serv_adr, 0, sizeof(serv_adr)); serv_adr.sin_family = AF_INET; serv_adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); serv_adr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); if (bind(serv_sock, (struct sockaddr *)&serv_adr, sizeof(serv_adr)) == -1) error_handling("bind() error"); if (listen(serv_sock, 20) == -1) error_handling("listen() error"); while (1) { clnt_adr_size = sizeof(clnt_adr); clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_adr, &clnt_adr_size); printf("Connection Request : %s:%d\n", inet_ntoa(clnt_adr.sin_addr), ntohs(clnt_adr.sin_port)); pthread_create(&t_id, NULL, request_handler, &clnt_sock); pthread_detach(t_id); } close(serv_sock); return 0; } void *request_handler(void *arg) { int clnt_sock = *((int *)arg); char req_line[SMALL_BUF]; FILE *clnt_read; FILE *clnt_write; char method[10]; char ct[15]; char file_name[30]; clnt_read = fdopen(clnt_sock, "r"); clnt_write = fdopen(dup(clnt_sock), "w"); fgets(req_line, SMALL_BUF, clnt_read); if (strstr(req_line, "HTTP/") == NULL) { send_error(clnt_write); fclose(clnt_read); fclose(clnt_write); return; } strcpy(method, strtok(req_line, " /")); strcpy(file_name, strtok(NULL, " /")); strcpy(ct, content_type(file_name)); if (strcmp(method, "GET") != 0) { send_error(clnt_write); fclose(clnt_read); fclose(clnt_write); return; } fclose(clnt_read); send_data(clnt_write, ct, file_name); } void send_data(FILE *fp, char *ct, char *file_name) { char protocol[] = "HTTP/1.0 200 OK\r\n"; char server[] = "Server:Linux Web Server \r\n"; char cnt_len[] = "Content-length:2048\r\n"; char cnt_type[SMALL_BUF]; char buf[BUF_SIZE]; FILE *send_file; sprintf(cnt_type, "Content-type:%s\r\n\r\n", ct); send_file = fopen(file_name, "r"); if (send_file == NULL) { send_error(fp); return; } //传输头信息 fputs(protocol, fp); fputs(server, fp); fputs(cnt_len, fp); fputs(cnt_type, fp); //传输响应体数据 while (fgets(buf, BUF_SIZE, send_file) != NULL) { fputs(buf, fp); fflush(fp); } fflush(fp); fclose(fp); } char *content_type(char *file) { char extension[SMALL_BUF]; char file_name[SMALL_BUF]; strcpy(file_name, file); strtok(file_name, "."); strcpy(extension, strtok(NULL, ".")); if (!strcmp(extension, "html") || !strcmp(extension, "htm")) return "text/html"; else return "text/plain"; } void send_error(FILE *fp) { char protocol[] = "HTTP/1.0 400 Bad Request\r\n"; char server[] = "Server:Linux Web Server \r\n"; char cnt_len[] = "Content-length:2048\r\n"; char cnt_type[] = "Content-type:text/html\r\n\r\n"; char content[] = "NETWORK" "
发生错误！ 查看请求文件名和请求方式!" ""; fputs(protocol, fp); fputs(server, fp); fputs(cnt_len, fp); fputs(cnt_type, fp); fflush(fp); } void error_handling(char *message) { fputs(message, stderr); fputc('\n', stderr); exit(1); } ``` 编译运行： ```shell gcc webserv_linux.c -D_REENTRANT -o web_serv -lpthread ./web_serv 9190 ``` 结果： 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。 1. **下列关于 Web 服务器端和 Web 浏览器端的说法错误的是**？ 答：**选项 5 是错误的**。 1. Web 浏览器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。（错误：任何能发起 HTTP 请求的客户端都可以访问 Web 服务器端，如 curl、wget、编程实现的 HTTP 客户端等）** 2. **下列关于 HTTP 协议的描述错误的是**？ 答：**选项 1 是错误的**。 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。（错误：标准 HTTP 协议是基于 TCP 的，HTTP/3 基于 QUIC 协议即 UDP 实现，但传统意义上 HTTP 是基于 TCP 的）** 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。