如何实现HTTPSERVER

Write your own http server

author : Kevin Lynx

Why write your own?

    看这个问题的人证明你知道什么是http server，世界上有很多各种规模的http server，为什么要自己实现一个？其实没什么

理由。我自己问自己，感觉就是在自己娱乐自己，或者说只是练习下网络编程，或者是因为某日我看到某个库宣称自己附带一个小

型的http server时，我不知道是什么东西，于是就想自己去实现一个。

What's httpd ?

    httpd就是http daemon，这个是类unix系统上的名称，也就是http server。httpd遵循HTTP协议，响应HTTP客户端的request，

然后返回response。

    那么，什么是HTTP协议？最简单的例子，就是你的浏览器与网页服务器之间使用的应用层协议。虽然官方文档说HTTP协议可以

建立在任何可靠传输的协议之上，但是就我们所见到的，HTTP还是建立在TCP之上的。

    httpd最简单的response是返回静态的HTML页面。在这里我们的目标也只是一个响应静态网页的httpd而已(也许你愿意加入CGI

特性)。

More details about HTTP protocol

    在这里有必要讲解HTTP协议的更多细节，因为我们的httpd就是要去解析这个协议。

    关于HTTP协议的详细文档，可以参看rfc2616。但事实上对于实现一个简单的响应静态网页的httpd来说，完全没必要读这么一

分冗长的文档。在这里我推荐<HTTP Made Really Easy>，以下内容基本取自于本文档。

- HTTP协议结构

  HTTP协议无论是请求报文(request message)还是回应报文(response message)都分为四部分：

  * 报文头 (initial line )

  * 0个或多个header line

  * 空行(作为header lines的结束)

  * 可选body

  HTTP协议是基于行的协议，每一行以\r\n作为分隔符。报文头通常表明报文的类型(例如请求类型)，报文头只占一行；header line

  附带一些特殊信息，每一个header line占一行，其格式为name:value，即以分号作为分隔；空行也就是一个\r\n；可选body通常

  包含数据，例如服务器返回的某个静态HTML文件的内容。举个例子，以下是一个很常见的请求报文，你可以截获浏览器发送的数据

  包而获得：

      GET /index.html HTTP/1.1

      Accept-Language: zh-cn

      Accept-Encoding: gzip, deflate

      User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1; .NET CLR 2.0.; MAXTHON 2.0)

      Host: localhost

      Connection: Keep-Alive

  我为每一行都添加了行号，第1行就是initial line，-6行是header lines，7行是一个header line的结束符，没有显示出来。

  以下是一个回应报文：

      HTTP/1.1  OK

      Server: klhttpd/0.1.

      Content-Type: text/html

      Content-Length: 

      <head><head><title>index.html</title></head><body>index.html</body>

  第6行就是可选的body，这里是index.html这个文件的内容。

- HTTP request method

  因为我们做的事服务器端，所以我们重点对请求报文做说明。首先看initial line，该行包含几个字段，每个字段用空格分开，例

  如以上的GET /index.html HTTP/.1就可以分为三部分：GET、/index.html、HTTP/1.1。其中第一个字段GET就是所谓的request

  method。它表明请求类型，HTTP有很多method，例如：GET、POST、HEAD等。

  就我们的目标而言，我们只需要实现对GET和HEAD做响应即可。

  GET是最普遍的method，表示请求一个资源。什么是资源？诸如HTML网页、图片、声音文件等都是资源。顺便提一句，HTTP协议

  中为每一个资源设置一个唯一的标识符，就是所谓的URI(更宽泛的URL)。

  HEAD与GET一样，不过它不请求资源内容，而是请求资源信息，例如文件长度等信息。

- More detail

  继续说说initial line后面的内容：

  对应于GET和HEAD两个method，紧接着的字段就是资源名，其实从这里可以看出，也就是文件名(相对于你服务器的资源目录)，例

  如这里的/index.html；最后一个字段表明HTTP协议版本号。目前我们只需要支持HTTP1.1和1.，没有多大的技术差别。

  然后是header line。我们并不需要关注每一个header line。我只罗列有用的header line :

  - Host : 对于HTTP1.1而言，请求报文中必须包含此header，如果没有包含，服务器需要返回bad request错误信息。

  - Date : 用于回应报文，用于客户端缓存数据用。

  - Content-Type : 用于回应报文，表示回应资源的文件类型，以MIME形式给出。什么是MIME？它们都有自己的格式，例如：

    text/html, image/jpg, image/gif等。

  - Content-Length : 用于回应报文，表示回应资源的文件长度。

body域很简单，你只需要将一个文件全部读入内存，然后附加到回应报文段后发送即可，即使是二进制数据。

- 回应报文

  之前提到的一个回应报文例子很典型，我们以其为例讲解。首先是initial line，第一个字段表明HTTP协议版本，可以直接以请求

  报文为准(即请求报文版本是多少这里就是多少)；第二个字段是一个status code，也就是回应状态，相当于请求结果，请求结果

  被HTTP官方事先定义，例如200表示成功、404表示资源不存在等；最后一个字段为status code的可读字符串，你随便给吧。

  回应报文中最好跟上Content-Type、Content-Length等header。

具体实现

    正式写代码之前我希望你能明白HTTP协议的这种请求/回应模式，即客户端发出一个请求，然后服务器端回应该请求。然后继续

这个过程(HTTP1.1是长连接模式，而HTTP1.0是短连接，当服务器端返回第一个请求时，连接就断开了)。

    这里，我们无论客户端，例如浏览器，发出什么样的请求，请求什么资源，我们都回应相同的数据：

 /* 阻塞地接受一个客户端连接 */

        SOCKET con = accept( s, ,  );

        /* recv request */

        char request[] = {  };

        ret = recv( con, request, sizeof( request ),  );

        printf( request );

        /* whatever we recv, we send 200 response */

        {

            char content[] = "<head><head><title>index.html</title></head><body>index.html</body>";

            char response[];

            sprintf( response, "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\nContent-Length: %d\r\n\r\n%s", strlen( content ), content );

            ret = send( con, response, strlen( response ),  );

        }

        closesocket( con ); 

    程序以最简单的阻塞模式运行，我们可以将重点放在协议的分析上。运行程序，在浏览器里输入http://localhost:8080/index.html

，然后就可以看到浏览器正常显示content中描述的HTML文件。假设程序在8080端口监听。

   现在你基本上明白了整个工作过程，我们可以把代码写得更全面一点，例如根据GET的URI来载入对应的文件然后回应给客户端。

其实这个很简单，只需要从initial line里解析出(很一般的字符串解析)URI字段，然后载入对应的文件即可。例如以下函数：

 void http_response( SOCKET con, const char *request )

{

    /* get the method */

    char *token = strtok( request, " " );

    char *uri = strtok( , " " );

    char file[];

    sprintf( file, ".%s", uri ); 

    {

        /* load the file content */

        FILE *fp = fopen( file, "rb" );

        if( fp ==  )

        {

            /* response 404 status code */

            char response[] = "HTTP/1.1 404 NOT FOUND\r\n\r\n";

            send( con, response, strlen( response ),  );

        }

        else

        {

            /* response the resource */

            /* first, load the file */

            int file_size ;

            char *content;

            char response[];

            fseek( fp, , SEEK_END );

            file_size = ftell( fp );

            fseek( fp, , SEEK_SET );

            content = (char*)malloc( file_size +  );

            fread( content, file_size, , fp );

            content[file_size] = ; 

            sprintf( response, "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\nContent-Length: %d\r\n\r\n%s", file_size, content );

            send( con, response, strlen( response ),  );

            free( content );

        }

    }

} 

其他

    要将这个简易的httpd做完善，我们还需要注意很多细节。包括：对不支持的method返回501错误；对于HTTP1.1要求有Host这个

header；为了支持客户端cache，需要添加Date header；支持HEAD请求等。

    相关下载中我提供了一个完整的httpd library，纯C的代码，在其上加上一层资源载入即可实现一个简单的httpd。在这里我将

对代码做简要的说明：

    evbuffer.h/buffer.c ： 取自libevent的buffer，用于缓存数据；

    klhttp-internal.h/klhttp-internal.c ：主要用于处理/解析HTTP请求，以及创建回应报文；

    klhttp-netbase.h/klhttp-netbase.c ：对socket api的一个简要封装，使用select模型；

    klhttp.h/klhttp.c ：库的最上层，应用层主要与该层交互，这一层主要集合internal和netbase。

    test_klhttp.c ：一个测试例子。

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