Linux HTTP服务器

1.完成对于服务器的基础编写socket.hpp套接字模块#pragma once #includeiostream #include sys/types.h #include sys/socket.h #includestring #includenetinet/in.h #include arpa/inet.h//sockaddr_in 头文件 #includelog.hpp using namespace std; enum{ SocketErr2, BindErr, ListenErr, }; const int backlog10; class sock { public: sock() {} ~sock() {} public: void Socket() { sockfd_socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(sockfd_ -1) { lg(Fatal,socket error,%s: %d,strerror(errno),errno); exit(SocketErr); } } void Bind(uint16_t port) { struct sockaddr_in local; memset(local,0,sizeof(local)); local.sin_porthtons(port); local.sin_familyAF_INET; local.sin_addr.s_addrINADDR_ANY; if(bind(sockfd_,(struct sockaddr*)(local),sizeof(local)) -1) { lg(Fatal,bind error,%s: %d,strerror(errno),errno); exit(BindErr); } } void Listen() { if(listen(sockfd_,backlog) -1) { lg(Fatal,listen error,%s: %d,strerror(errno),errno); exit(ListenErr); } } int Accept(string*clientip,uint16_t*clientport) { struct sockaddr_in client; socklen_t lensizeof(client); int newfdaccept(sockfd_,(struct sockaddr*)(client),len); if(newfd0) { lg(Fatal,accept error,%s: %d,strerror(errno),errno); return -1; } char ipstr[32]; inet_ntop(AF_INET,(client.sin_addr),ipstr,sizeof(ipstr));//字节序转字符串 *clientipipstr; *clientportntohs(client.sin_port); return newfd; } bool Connect(const stringip,const uint16_tport) { struct sockaddr_in server; memset(server,0,sizeof(server)); server.sin_familyAF_INET; server.sin_portntohs(port); inet_pton(AF_INET,ip.c_str(),(server.sin_addr)); int nconnect(sockfd_,(struct sockaddr*)(server),sizeof(server)); if(n-1) { cerrconnect toip:port error endl; return false; } return true; } void Close() { close(sockfd_); } int Fd() { return sockfd_; } private: int sockfd_; };makefilehttpserver:httpserver.cpp g -o $ $^ -stdc11 -lpthread -g .PHONY:clean rm -f httpserverlog.hpp日志模块#pragma once #include iostream #include time.h #include string.h #include stdarg.h #include sys/types.h #include sys/stat.h #include fcntl.h #includeunistd.h #define SIZE 1024 #define Info 0 #define Debug 1 #define Warning 2 #define Error 3 #define Fatal 4 #define Screen 1 #define Onefile 2 #define Classfile 3 #define Logfile log.txt using namespace std; class Log { public: Log() { printmethod Screen; path ./log/; } void Enable(int enable) { printmethod enable; } string Leveltostring(int level) { switch (level) { case Info: return Info; case Debug: return Debug; case Warning: return Warning; case Fatal: return Fatal; default: return None; } } void printlog(int level, const string logtxt) { switch (printmethod) { case Screen: cout logtxt endl; case Onefile: { printOnefile(Logfile, logtxt); break; } case Classfile: { printClassfile(level, logtxt); break; } default: break; } } void operator()(int level, const char *format, ...) { time_t t time(NULL); struct tm *ctime localtime(t); char leftbuffer[SIZE]; snprintf(leftbuffer, sizeof(leftbuffer), %s-%d-%d-%d-%d-%d-%d, Leveltostring(level).c_str(), ctime-tm_year 1900, ctime-tm_mon 1, ctime-tm_mday, ctime-tm_hour, ctime-tm_min, ctime-tm_sec); va_list s; va_start(s, format); char rightbuffer[SIZE]; vsnprintf(rightbuffer, sizeof(rightbuffer), format, s); va_end(s); char logtxt[SIZE * 2]; snprintf(logtxt, sizeof(logtxt), %s-%s\n, leftbuffer, rightbuffer); printlog(level, logtxt); } void printOnefile(const string logname, const string logtxt) { string _logname pathlogname; int fd open(_logname.c_str(), O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND,0666); if(fd0) { return; } write(fd,logtxt.c_str(),logtxt.size()); close(fd); } void printClassfile(int level, const string logtxt) { string filenameLogfile; filename.; filenameLeveltostring(level); printOnefile(filename,logtxt); } private: int printmethod; string path; }; Log lg;httpserver.hpp对于监听上来的连接主线程负责监听连接创建子线程子线程进行线程分离打印客户端传来的数据断开连接。#pragma once #includeiostream #includepthread.h #includesocket.hpp #includelog.hpp const uint16_t defaultport8888; class ThreadData { public: int sockfd_; }; class HttpServer { public: HttpServer(uint16_t portdefaultport) :port_(port) {} ~HttpServer() {} bool Start() { listensock_.Socket(); listensock_.Bind(port_); listensock_.Listen(); for(;;) { string clientip; uint16_t port; int sockfdlistensock_.Accept(clientip,port); if(sockfd0) { continue; } lg(Info,get a new connect,sockfd: %d,sockfd); pthread_t tid; ThreadData*tdnew ThreadData; td-sockfd_sockfd; pthread_create(tid,nullptr,ThreadRun,td); } } static void*ThreadRun(void*args) { pthread_detach(pthread_self()); ThreadData*tdstatic_castThreadData*(args); char buffer[10240]; ssize_t nread(td-sockfd_,buffer,sizeof(buffer)-1); if(n0) { buffer[n]0; coutbufferendl; } close(td-sockfd_); } private: sock listensock_; uint16_t port_; };2.发送数据给客户端我们完成的是一个http的服务器也就是说测试时我们使用浏览器来动作客户端进行访问。所以首先我们当有浏览器访问时返回一个“hello world”的字符串给浏览器。static void*ThreadRun(void*args) { pthread_detach(pthread_self()); ThreadData*tdstatic_castThreadData*(args); char buffer[10240]; ssize_t nread(td-sockfd_,buffer,sizeof(buffer)-1); if(n0) { buffer[n]0; coutbufferendl; string texthello world; string responseHTTP/1.1 200 OK\r\n; response\r\n; responsetext; send(td-sockfd_,response.c_str(),response.size(),0); } close(td-sockfd_); }编写一个字符串设置状态行版本为HTTP/1.1,状态码为200状态码描述为OK。正文格式为“hello world”。服务器接收到请求打印http请求Info-2026-3-16-22-5-56-get a new connect,sockfd: 4 GET / HTTP/1.1 Host: 113.46.212.34:8888 Connection: keep-alive Upgrade-Insecure-Requests: 1 User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/146.0.0.0 Safari/537.36 Edg/146.0.0.0 Accept: text/html,application/xhtmlxml,application/xml;q0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q0.8,application/signed-exchange;vb3;q0.7 Accept-Encoding: gzip, deflate Accept-Language: zh-CN,zh;q0.9,en;q0.8,en-GB;q0.7,en-US;q0.6发送回给浏览器。通过浏览器的访问ip加端口果然显示了一个hello world。html head/head body pre styleword-wrap: break-word; white-space: pre-wrap;hello world /pre /body /html打开浏览器开发工具可以看到对应响应的正文信息因为服务器没有告诉浏览器发送过来的是什么格式的数据浏览器默认为是纯文本的信息使用html进行渲染。返回html格式的数据返回html格式的数据给浏览器。static void*ThreadRun(void*args) { pthread_detach(pthread_self()); ThreadData*tdstatic_castThreadData*(args); char buffer[10240]; ssize_t nread(td-sockfd_,buffer,sizeof(buffer)-1); if(n0) { buffer[n]0; coutbufferendl; // string texthello world; string texthtmlh1hello world/h1/html; string responseHTTP/1.1 200 OK\r\n; response\r\n; responsetext; send(td-sockfd_,response.c_str(),response.size(),0); } close(td-sockfd_); }动态加载文件作为 HTTP 响应正文但是这个样子还不够好我们期望在服务端将html的响应正文放到文件中那么每次服务器收到http请求之后想要构建http响应那么对于响应正文每次都打开文件动态的从文件进行加载这样即使我们要修改文件的内容那么服务器也不用重启我们创建一个WWWROOT目录里面存放需要发送给客户端的html文件。读取index.html的文件并发送给浏览器//读取文件的内容 static string ReadHTMLContent(const stringhtmlpath) { ifstream in(htmlpath); if(!in.is_open()) { return 404; } string content; string line; while(getline(in,line)) { contentline; } in.close(); return content; } static void HandleHttp(int sockfd) { char buffer[10240]; ssize_t nread(sockfd,buffer,sizeof(buffer)-1); if(n0) { buffer[n]0; coutbufferendl; // string texthello world; string textReadHTMLContent(./WWWROOT/index.html); string responseHTTP/1.1 200 OK\r\n; response\r\n; responsetext; send(sockfd,response.c_str(),response.size(),0); } close(sockfd); } static void*ThreadRun(void*args) { pthread_detach(pthread_self()); ThreadData*tdstatic_castThreadData*(args); HandleHttp(td-sockfd_); }浏览器访问服务器结果在不断开连接的情况下面修改htnl文件多打印两行hello world刷新浏览器可以看到确实多打印了两行hello world实现动态加载。解析HTTP请求返回对应的资源到目前为止我们真的对 HTTP 请求做解析了吗其实没有。我们只是把浏览器发来的 HTTP 请求原样打印出来没有做任何字符串切割、分析、提取。不管浏览器发什么请求我们都统一返回一句固定的 hello world 。但现实中用户用浏览器访问服务器不是为了看一句 hello world而是想访问服务器上的网页、图片、资源。在 Linux 里一切皆文件所谓资源本质就是磁盘上的文件。不同资源放在不同路径下用户访问不同路径我们就返回不同文件。所以接下来我们要搭建一个简单的网站根目录 wwwroot并在里面放不同页面WWWROOT/index.html作为首页WWWROOT/A/hello.html 放第一个网页WWWROOT/B/world.html 放第二个网页WWWROOT/index.html!DOCTYPE html html langen head meta charsetUTF-8 meta nameviewport contentwidthdevice-width, initial-scale1.0 titleDocument/title /head body h1首页/h1 h2首页/h2 h3首页/h3 h4首页/h4 h1首页/h1 h2首页/h2 /body /htmlWWWROOT/A/hello.html!DOCTYPE html html langen head meta charsetUTF-8 meta nameviewport contentwidthdevice-width, initial-scale1.0 titleDocument/title /head body h1hello/h1 h2hello/h2 h3hello/h3 h4hello/h4 h1hello/h1 h2hello/h2 /body /htmlWWWROOT/B/world.html!DOCTYPE html html langen head meta charsetUTF-8 meta nameviewport contentwidthdevice-width, initial-scale1.0 titleDocument/title /head body h1world/h1 h2world/h2 h3world/h3 h4world/h4 h1world/h1 h2world/h2 /body /html并且我们还要知道如果用户只是在浏览器里输入服务器的 IP 和端口号没有写任何路径那么浏览器默认请求的 URL 就是 /。而 / 代表的就是我们的 web 根目录。但是我们打开百度的时候百度会把它 web 根目录下所有文件、所有资源都发给我们吗当然不会。百度服务器只是把百度首页对应的那个 html 文件内容作为 HTTP 响应的正文返回给我们。所以我们在浏览器上看到的只是百度首页。只有我们点击、搜索、跳转才会去访问百度根目录下不同路径、不同资源。所以我们今天的服务器也要遵循这个规则当用户请求的 URL 是 / 时我们就返回我们自己的首页。就是我们 web 根目录 WWWROOT 下的 index.html。如果URL目的是WWWROOT下面的A文件夹或者B文件夹在返回相应的资源给对方。我们该怎么解析 HTTP 请求服务器收到的 HTTP 请求本质上是什么本质就是一串字符串。解析 HTTP 请求本质就是解析字符串。就需要按照上图中的格式提取出具体访问的地址。HttpReqest请求处理类class HttpRequest { public: void Deserialization(string req) {} void parse(string url) {} void DebugPrint() {} private: string method_; string url_; string http_version; string filepath_; };这个类的目的主要是要从请求的第一行的URL中提取到文件的路径通过DebugPrint打印出请求行的信息。成员变量主要是请求行的信息请求方法唯一资源定位符协议版本访问文件路径。Deserialization分离请求消息和正文这个接口主要在一个完整的http请求中读取并存储请求行和请求报文。我们也不知道这份 HTTP 请求到底有多少行所以干脆写个 while(true) 死循环。只要没碰到结束的标志我们就一直循环读。每一行都是用 \r\n 结尾的。我们的第一步就是在这段文本里找这个分隔符。如果找不到说明这一行还没读完数据可能被拆分了或者还没传输完这时候就先退出循环等新数据进来再继续。如果找到了那就拿到了当前行的结束位置 pos 。从字符串开头切到 pos 这个位置就能把当前行的实际内容不包含 \r\n 单独拿出来存到 temp 里。如果 temp 是空的就说明“头信息结束了后面都是正文”。所以这时候直接跳出循环就行。剩下没处理完的字符串直接赋值给正文变量 text 即可。如果 temp 不为空说明这还是报头信息把它丢进存报头的数组里。我们已经处理完这一行了就应该把它从原始字符串 req 里删掉。就是刚刚取出来的内容长度 temp.size() 加上分隔符 sep 的长度。从开头开始删这样下次循环就从下一行开始读了。void Deserialization(string req) { while(true) { int posreq.find(sep); if(posstring::npos) { break; } string tempreq.substr(0,pos); if(temp.empty()) { break; } req_header.push_back(temp); req.erase(0,temp.size()sep.size()); } //剩下的就是请求正文 textreq; }parse提取请求行Parse解析的作用是提取数组的第一行第一行是请求行那么按照空格进行分隔请求行的字段依次得到请求方法methodurlhttp版本根据url分析出用户客户端想要访问的文件路径file_path我们需要从这一行里把三个关键东西抠出来请求方法比如 GETURL比如 /index.htmlHTTP 版本比如 HTTP/1.1也就是需要分离以空格为间隔的字符串直接用 C 的 stringstream 就可以了将第一行的字符串丢进 stringstream 里然后用 去读取。因为 运算符默认就是以空格为分隔的所以我们直接顺序读进去第一个读到的是 method第二个读到的是 url第三个读到的是 http_version接下来根据 URL 求出真实的文件路径我们的服务器根目录叫 WWWROOT所以所有访问都要基于这个目录。先把 file_path 初始化为根目录如果只有一个/或者访问的是index/html就说明访问是WWWROOT目录下的index.html文件。DebugPrint那么DebugPrind就是将我们反序列化解析的字段进行打印即可void DebugPrint() { std::cout std::endl; for(auto line : req_header) std::cout line std::endl; std::cout std::endl; std::cout methond: method_ std::endl; std::cout url: url_ std::endl; std::cout version: http_version_ std::endl; std::cout file_path: filepath_ std::endl; std::cout text std::endl; }测试输入IP地址加端口号输入IP地址加端口号加A目录下的hello.html路径输入IP地址加端口号加B目录下的world.html路径输入不存在的资源路径给网页加上跳转功能index.html!DOCTYPE html html langen head meta charsetUTF-8 meta nameviewport contentwidthdevice-width, initial-scale1.0 titleDocument/title /head body h1首页/h1 h2首页/h2 h3首页/h3 h4首页/h4 h1首页/h1 h2首页/h2 a hrefhttp://113.46.212.34:8888/A/hello.html点击前往hello网页 a hrefhttp://113.46.212.34:8888/B/world.html点击前往world网页 /body /html对应网页界面hello.html!DOCTYPE html html langen head meta charsetUTF-8 meta nameviewport contentwidthdevice-width, initial-scale1.0 titleDocument/title /head body h1hello/h1 h2hello/h2 h3hello/h3 h4hello/h4 h1hello/h1 h2hello/h2 a hrefhttp://113.46.212.34:8888/index.html点击前往首页 a hrefhttp://113.46.212.34:8888/B/world.html点击前往world网页 /body /html对应网页界面world.html!DOCTYPE html html langen head meta charsetUTF-8 meta nameviewport contentwidthdevice-width, initial-scale1.0 titleDocument/title /head body h1world/h1 h2world/h2 h3world/h3 h4world/h4 h1world/h1 h2world/h2 a hrefhttp://113.46.212.34:8888/index.html点击前往首页 a hrefhttp://113.46.212.34:8888/A/hello.html点击前往hello网页 /body /html对应网页界面源代码httpserver.hpp#pragma once #includeiostream #includefstream #includepthread.h #includevector #includesstream #includesocket.hpp #includelog.hpp using namespace std; const uint16_t defaultport8888; const string wwwroot./WWWROOT; const string sep\r\n; const string homepageindex.html; class ThreadData { public: int sockfd_; }; class HttpRequest { public: HttpRequest() {} void Deserialization(string req) { while(true) { int posreq.find(sep); if(posstring::npos) { break; } string tempreq.substr(0,pos); if(temp.empty()) { break; } req_header.push_back(temp); req.erase(0,temp.size()sep.size()); } //剩下的就是请求正文 textreq; } void parse() { stringstream ss(req_header[0]); ssmethod_url_http_version_; filepath_wwwroot; if(url_/||url_homepage) { filepath_/; filepath_homepage; } else { filepath_url_; } } void DebugPrint() { std::cout std::endl; for(auto line : req_header) std::cout line std::endl; std::cout std::endl; std::cout methond: method_ std::endl; std::cout url: url_ std::endl; std::cout version: http_version_ std::endl; std::cout file_path: filepath_ std::endl; std::cout text std::endl; } public: vectorstring req_header;//请求信息 string text;//请求正文 string method_; string url_; string http_version_; string filepath_; }; class HttpServer { public: HttpServer(uint16_t portdefaultport) :port_(port) {} ~HttpServer() {} bool Start() { listensock_.Socket(); listensock_.Bind(port_); listensock_.Listen(); for(;;) { string clientip; uint16_t port; int sockfdlistensock_.Accept(clientip,port); if(sockfd0) { continue; } lg(Info,get a new connect,sockfd: %d,sockfd); pthread_t tid; ThreadData*tdnew ThreadData; td-sockfd_sockfd; pthread_create(tid,nullptr,ThreadRun,td); } } //读取文件的内容 static string ReadHTMLContent(const stringhtmlpath) { ifstream in(htmlpath); if(!in.is_open()) { return 404; } string content; string line; while(getline(in,line)) { contentline; } in.close(); return content; } static void HandleHttp(int sockfd) { char buffer[10240]; ssize_t nread(sockfd,buffer,sizeof(buffer)-1); if(n0) { buffer[n]0; coutbufferendl; // string texthello world; HttpRequest req; req.Deserialization(buffer); req.parse(); req.DebugPrint(); string textReadHTMLContent(req.filepath_); string responseHTTP/1.1 200 OK\r\n; response\r\n; responsetext; send(sockfd,response.c_str(),response.size(),0); } close(sockfd); } static void*ThreadRun(void*args) { pthread_detach(pthread_self()); ThreadData*tdstatic_castThreadData*(args); HandleHttp(td-sockfd_); } private: sock listensock_; uint16_t port_; };httpserver.cpp#includeiostream #includememory #includehttpserver.hpp using namespace std; int main(int argc,char*argv[]) { uint16_t portstoi(argv[1]); HttpServer*svrnew HttpServer(port); svr-Start(); return 0; }makefilehttpserver:httpserver.cpp g -o $ $^ -stdc11 -lpthread -g .PHONY:clean rm -f httpserversocket.hpp#pragma once #includeiostream #include sys/types.h #include sys/socket.h #includestring #includenetinet/in.h #include arpa/inet.h//sockaddr_in 头文件 #includelog.hpp using namespace std; enum{ SocketErr2, BindErr, ListenErr, }; const int backlog10; class sock { public: sock() {} ~sock() {} public: void Socket() { sockfd_socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(sockfd_ -1) { lg(Fatal,socket error,%s: %d,strerror(errno),errno); exit(SocketErr); } int opt1; setsockopt(sockfd_,SOL_SOCKET,SO_REUSEPORT,opt,sizeof(opt)); } void Bind(uint16_t port) { struct sockaddr_in local; memset(local,0,sizeof(local)); local.sin_porthtons(port); local.sin_familyAF_INET; local.sin_addr.s_addrINADDR_ANY; if(bind(sockfd_,(struct sockaddr*)(local),sizeof(local)) -1) { lg(Fatal,bind error,%s: %d,strerror(errno),errno); exit(BindErr); } } void Listen() { if(listen(sockfd_,backlog) -1) { lg(Fatal,listen error,%s: %d,strerror(errno),errno); exit(ListenErr); } } int Accept(string*clientip,uint16_t*clientport) { struct sockaddr_in client; socklen_t lensizeof(client); int newfdaccept(sockfd_,(struct sockaddr*)(client),len); if(newfd0) { lg(Fatal,accept error,%s: %d,strerror(errno),errno); return -1; } char ipstr[32]; inet_ntop(AF_INET,(client.sin_addr),ipstr,sizeof(ipstr));//字节序转字符串 *clientipipstr; *clientportntohs(client.sin_port); return newfd; } bool Connect(const stringip,const uint16_tport) { struct sockaddr_in server; memset(server,0,sizeof(server)); server.sin_familyAF_INET; server.sin_portntohs(port); inet_pton(AF_INET,ip.c_str(),(server.sin_addr)); int nconnect(sockfd_,(struct sockaddr*)(server),sizeof(server)); if(n-1) { cerrconnect toip:port error endl; return false; } return true; } void Close() { close(sockfd_); } int Fd() { return sockfd_; } private: int sockfd_; };WWWROOTindex.html!DOCTYPE html html langen head meta charsetUTF-8 meta nameviewport contentwidthdevice-width, initial-scale1.0 titleDocument/title /head body h1首页/h1 h2首页/h2 h3首页/h3 h4首页/h4 h1首页/h1 h2首页/h2 a hrefhttp://113.46.212.34:8888/A/hello.html点击前往hello网页 a hrefhttp://113.46.212.34:8888/B/world.html点击前往world网页 /body /htmlA/hello.html!DOCTYPE html html langen head meta charsetUTF-8 meta nameviewport contentwidthdevice-width, initial-scale1.0 titleDocument/title /head body h1hello/h1 h2hello/h2 h3hello/h3 h4hello/h4 h1hello/h1 h2hello/h2 a hrefhttp://113.46.212.34:8888/index.html点击前往首页 a hrefhttp://113.46.212.34:8888/B/world.html点击前往world网页 /body /htmlB/world.html!DOCTYPE html html langen head meta charsetUTF-8 meta nameviewport contentwidthdevice-width, initial-scale1.0 titleDocument/title /head body h1world/h1 h2world/h2 h3world/h3 h4world/h4 h1world/h1 h2world/h2 a hrefhttp://113.46.212.34:8888/index.html点击前往首页 a hrefhttp://113.46.212.34:8888/A/hello.html点击前往hello网页 /body /html