用C一步步开发web服务器（1）

2017-03-04 本文已影响2196人 jamespengge

对于php程序员，对于web服务器来说再熟悉不过了，apache，nginx。。但是内心一直想开发出一个属于自己的web服务器，所以借此机会，用c开发出了一款web服务器。作为1.0版本，他实现了以下功能

完成基础的tcp连接，支持基础的client与其连接
使用fork()来支持并发访问服务器
简单的http访问，支持静态页面访问
支持php动态页面访问
需要一定的报错机制，如404页面的建立

好了，先奉上几张最后完成的图片来说说我们需要实现哪些功能

静态页面

Paste_Image.png

动态界面(php)

exec_php.png

404界面

Paste_Image.png

看了上面的截图展示，是不是要下定决心自己写出属于自己的web服务器。所以，开始吧！

首先，先看看 TCP协议通讯流程（这张图希望多看几遍，记下每个流程，每个方法）

image
TCP通讯流程文字描述是这样的:

Server端:

1.完成socket(),bind(),listen()这些初始化工作后，调用accept()方法阻塞等待(其实就是进入一个死循环),等待CLient的connect()方法连接

Client端:
2.先调用socket(),然后调用connect()想要与Server端进行连接，这个时候就会进行<b>传说中的TCP三次握手</b>，也就是在Client 发起connect()，并且Server进入accept()阻塞等待时发生三次握手

三次握手可以如下图表示：

image

这里3次握手的详细过程，大家请自行查阅有关资料，这里不多做介绍了。

Client端:
3.当建立与Server端的连接后，Client端就可以进行write()方法了，将数据传输给Server，于此同时，Server端可以通过read()方法读取数据，获得CLient端传递的数据，当然Server端也可以通过write()方法将数据回写给Client端,这样两端就进行相互的数据交互，当CLient端觉得交互完成了，调用close()方法通知Server端与其断开连接时，则会进行传说中的<b>TCP 四次挥手</b>

四次挥手可以如下图表示：

image

这里四次握手的详细过程，大家请自行查阅有关资料，这里不多做介绍了。

好了到这里，简单的TCP通讯交互介绍完了，希望大家能够真正去了解以上内容，然后对接下来的编码有很大帮助!

千里之行，始于足下

开始第一步，实现client以及server的交互（我不希望全是长篇的代码，这样看的头疼，我会一点一点剖析代码，一步一步介绍每个功能点）

Server端

根据socket相关编程，首先在main函数中调起socket(),bind(),listen()这几个方法

int main(int argc, char * argv[]) {
struct sockaddr_in servaddr,cliaddr;
    socklen_t cliaddr_len;
    int listenfd,connfd;
    char buf[MAXLINE],first_line[MAXLINE],left_line[MAXLINE],method[MAXLINE], uri[MAXLINE], version[MAXLINE];
    char str[INET_ADDRSTRLEN];
    char filename[MAXLINE];
    long n;
    int i,pid;
    
    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    //初始化myaddr参数
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr)); //结构体清零
    //对servaddr 结构体进行赋值
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    
    bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
    listen(listenfd, BACKLOGSIZE);
}

当然以上的程序需要加上头文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
//read方法需要的头文件
#include <unistd.h>
//socket方法需要的头文件
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
//htonl 方法需要的头文件
#include <netinet/in.h>
//inet_ntop方法需要的头文件
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>

当然中间有些结构体不太了解，比如servaddr这个。不了解也不影响阅读，先让程序跑起来对吧。这些等以后深入了自然能够清楚明白

接下来就要Server端就要进行accept()方法进行阻塞等待Client连接了
我们使用

while(1) {
    accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);
    ...
}

这样的死循环进行阻塞等待

Client端

对比Server端，Client端会显得很简单，同样的进行socket(),然后进行connect()，如果成功的话就可以进行write()发送消息以及read()方法接收消息了,代码应该像这样:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
//read方法需要的头文件
#include <unistd.h>
//socket方法需要的头文件
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
//htonl 方法需要的头文件
#include <netinet/in.h>
//inet_ntop方法需要的头文件
#include <arpa/inet.h>

#define MAXLINE 100
#define CLI_PORT 8000
//webserver 主程序

int main(int argc, const char * argv[]) {
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buf[MAXLINE];
    
    int clientfd;
    long n;
    //client socket连接
    clientfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    char *str = "hello world";
    
    //sockaddr_in结构体初始化
    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);
    servaddr.sin_port = htons(CLI_PORT);
    
    //connect()方法
    connect(clientfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
    
    //write()方法是client 向 server 写数据
    write(clientfd, buf, strlen(buf));
    printf("write to server : %s\n",buf);
    
    //read()方法是从server接收数据
    n = read(clientfd, buf, strlen(buf));
    if(n == 0) {
        printf("the other side has been close\n");
    }else {
        printf("Response from server: %s\n",buf);
        write(STDOUT_FILENO, buf, n);
        printf("\n");
    }
    close(clientfd);
}

很简答，Client像个线式程序一样写下来，这时候可以去完成Server端剩下的代码了

//死循环中进行accept()
    while (1) {
        cliaddr_len = sizeof(cliaddr);
        
        //accept()函数返回一个connfd描述符
        connfd = Accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &cliaddr_len);
        n = Read(connfd, buf, MAXLINE);
        if (n == 0) {
            printf("the other side has been closed.\n");
            break;
        }
        printf("received from %s at PORT %d,message is %s\n",
               inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr, str, sizeof(str)),
               ntohs(cliaddr.sin_port),buf);
        for (i = 0; i < n; i++)
            buf[i] = toupper(buf[i]);
        write(connfd, buf, n);
        Close(connfd);
        exit(0);

    }

这里客户端还可以进行将CLient传来的数据大写转化，会传给Client,这时候第一步代码写完了，赶紧运行下试试吧

Server端启动

![Uploading client_response_509412.png . . .]

Client端响应

client_response.png

第一阶段完成，撒花，接下来将在第二篇博客中继续完善这个web服务器，最终实现最开始那3张图的效果原文章链接