怎么用C寫一個(gè)web服務(wù)器之基礎(chǔ)功能

這篇文章給大家分享的是有關(guān)怎么用C寫一個(gè)web服務(wù)器之基礎(chǔ)功能的內(nèi)容。小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家做個(gè)參考，一起跟隨小編過來看看吧。

服務(wù)器架構(gòu)

目標(biāo)架構(gòu)

以 nginx 的思想來考慮本服務(wù)器架構(gòu)，初步考慮如下圖：

當(dāng)然 php 進(jìn)程也可以替換為其他的腳本語言，可以更改源碼中的 command 變量實(shí)現(xiàn)。

服務(wù)器有一個(gè) master 進(jìn)程，其有多個(gè)子進(jìn)程為 worker 進(jìn)程，master 進(jìn)程受理客戶端的請(qǐng)求，然后分發(fā)給 worker 進(jìn)程，worker 進(jìn)程處理 http 頭信息后將參數(shù)傳遞給 php 進(jìn)程處理后，將結(jié)果返回到上層，再響應(yīng)給客戶端。

也考慮過使用 php-fpm 的 worker 進(jìn)程池方式，那樣的話 php-fpm 進(jìn)程也要仿寫了，目前還不熟悉其內(nèi)部構(gòu)造，如果可以簡(jiǎn)單化，自然向其靠攏。目前對(duì) PHP 的 SAPI 接口不熟，了解一下再考慮。

當(dāng)前狀態(tài)

當(dāng)前狀態(tài)的服務(wù)器還極其簡(jiǎn)單，總結(jié)下來有以下地方待優(yōu)化：

• 當(dāng)前還是單進(jìn)程，需要改成多進(jìn)程，最終為 worker 進(jìn)程池方式；

• 優(yōu)化 socket IO 模型，考慮 epoll、事件驅(qū)動(dòng)方式；

• 只支持 HTTP GET 請(qǐng)求方法，未進(jìn)行太多的異常處理來定義 http 狀態(tài)碼；

• 與 php 進(jìn)程的交互方式，考慮如 nginx 使用 unix domain socket 方式。

• 協(xié)議目前只考慮了 http，后續(xù)會(huì)考慮一些基于 TCP 的協(xié)議；

雖然簡(jiǎn)單，但服務(wù)器已經(jīng)有基本的功能了：

它監(jiān)聽本地地址的 8080 端口，將接收到的 http 頭中的 path 信息提出出來交給 php 進(jìn)程，php 進(jìn)程將參數(shù)信息處理后返回給服務(wù)器，服務(wù)器拼裝 http 響應(yīng)信息再將結(jié)果返回給客戶端。

下面介紹各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)：

功能實(shí)現(xiàn)

socket系列方法

在介紹函數(shù)之間先用一張圖來介紹一次 http 請(qǐng)求中客戶端與服務(wù)器之間的交互：

如圖：服務(wù)器創(chuàng)建要進(jìn)行：

1.調(diào)用 socket() 創(chuàng)建一個(gè)連接；int socket(int domain, int type, int protocol);

2.調(diào)用 bind() 給套接字命名，綁定端口；int bind( int socket, const struct sockaddr *address, size_t address_len);

3.調(diào)用 listen() 監(jiān)聽此套接字；int listen(int socket, int backlog);

4.調(diào)用 accept() 接受客戶端的連接；int accept(int socket, struct sockaddr *address, size_t *address_len);

5.調(diào)用 recv() 接收客戶端的信息；int recv(int s, void *buf, int len, unsigned int flags);

6.調(diào)用 send() 將響應(yīng)信息發(fā)送給客戶端；int send(int s, const void * msg, int len, unsigned int falgs);

socket 間的接收和發(fā)送信息在 C 中有幾個(gè)系列：write() / read() 、send() / recv() 、sendto() / recvfrom()、 sendmsg() / recvmsg(),可以自行選用。

另外函數(shù)參數(shù)釋義和要點(diǎn)，都被我注釋在代碼中了，感興趣的可以拉下來看一下，這些在網(wǎng)上也多有介紹，這里不再贅述。

服務(wù)器與 PHP cli 交互

然后是 C 進(jìn)程和 php 進(jìn)程的交互，考慮到簡(jiǎn)單易用，目前在 C 進(jìn)程中直接執(zhí)行 php 腳本：

一開始使用 system() 函數(shù): int system(const char *command);

system 函數(shù)會(huì) fork 一個(gè)子進(jìn)程，在子進(jìn)程中以 cli 方式執(zhí)行 php 腳本，并將錯(cuò)誤碼或返回值返回。由于其結(jié)果類型不可控，編譯時(shí)會(huì)報(bào)一個(gè) warning。而且它將結(jié)果返回給父進(jìn)程時(shí)，還會(huì)在標(biāo)準(zhǔn)輸出中打印結(jié)果，在服務(wù)器執(zhí)行時(shí)會(huì)拋出異常。

于是找到了另一個(gè)方法 popen， FILE * popen(const char * command, const char * type);：

popen 同樣會(huì) fork 一個(gè)子進(jìn)程來執(zhí)行 command ，然后建立管道連到子進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備或標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備，然后返回一個(gè)文件指針。隨后進(jìn)程便可利用此文件指針來讀取子進(jìn)程的輸出設(shè)備或是寫入到子進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備中。

其 type 參數(shù)便是控制連接到子進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸入還是標(biāo)準(zhǔn)輸出。我們想要子進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸出，于是傳入 type參數(shù)為 字符 “r” (read)。同理，如果想寫入子進(jìn)程標(biāo)準(zhǔn)輸入的話，可以傳值 “w”（write）。

另外在接收緩沖區(qū)內(nèi)容的時(shí)候也出現(xiàn)了一點(diǎn)小意外：由于使用的 fgets() 方法會(huì)以換行符\n為一段的結(jié)尾，在接收 php 進(jìn)程輸出時(shí)遇到換行會(huì)結(jié)束，這里使用了一個(gè)中間字符串?dāng)?shù)組line來接收每一行的信息，將每一行的信息拼裝到結(jié)果中。

代碼如下：

char * execPHP(char *args){
    // 這里不能用變長(zhǎng)數(shù)組，需要給command留下足夠長(zhǎng)的空間，以存儲(chǔ)args參數(shù)，不然拼接參數(shù)時(shí)會(huì)棧溢出
    char command[BUFF_SIZE] = "php /Users/mfhj-dz-001-441/CLionProjects/cproject/tinyServer/index.php ";
    FILE *fp;
    static char buff[BUFF_SIZE]; // 聲明靜態(tài)變量以返回變量指針地址
    char line[BUFF_SIZE];
    strcat(command, args);
    memset(buff, 0, BUFF_SIZE); // 靜態(tài)變量會(huì)一直保留，這里初始化一下
    if((fp = popen(command, "r")) == NULL){
        strcpy(buff, "服務(wù)器內(nèi)部錯(cuò)誤");
    }else{
        // fgets會(huì)在獲取到換行時(shí)停止，這里將每一行拼接起來
        while (fgets(line, BUFF_SIZE, fp) != NULL){
        strcat(buff, line);
        };
    }

    return buff;
}

報(bào)文數(shù)據(jù)處理

socket 處于應(yīng)用層和傳輸層之間的虛擬層，由于設(shè)置服務(wù)器 socket 協(xié)議類型為 TCP，那么 TCP 的握手揮手、數(shù)據(jù)讀取等步驟對(duì)于我們都是透明的。我們拿到的數(shù)據(jù)即 HTTP 報(bào)文，關(guān)于 HTTP 報(bào)文結(jié)構(gòu)和其字段解釋的文章非常多，這里也不再多提。

首先使用 C 的 strtok() 方法，獲取到 HTTP 頭的第一行，獲取到其 http 方法和 path 信息，將這些信息處理后，再使用 sprintf() 方法拼合 HTTP 響應(yīng)報(bào)文，主要替換了 響應(yīng)內(nèi)容長(zhǎng)度和響應(yīng)內(nèi)容。

感謝各位的閱讀！關(guān)于“怎么用C寫一個(gè)web服務(wù)器之基礎(chǔ)功能”這篇文章就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，讓大家可以學(xué)到更多知識(shí)，如果覺得文章不錯(cuò)，可以把它分享出去讓更多的人看到吧！