http高并发服务器实现
基础知识
html，全称为html markup language，超文本标记语言。
http，全称hyper text transfer protocol，超文本传输协议。用于从万维网（WWW：World Wide Web）服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。
客户端请求的格式：
请求方法有：GET、POST等。URL：请求地址。协议版本：HTTP的版本。
服务器响应的格式：
| ----- | 响应代号 | 代号描述 |
| 服务器上存在请求的内容，并可以响应给客户端 | 200 | OK |
| 客户端的请求有异常，方法有问题 | 501 | Method Not Implemented |
| 服务器收到请求后，因为自生的问题没法响应 | 500 | Internal Server Error |
| 请求的内容不存在 | 404 | NOT FOUND |
| 客户端发送的请求格式有问题等(一般不存在) | 400 | BAD REQUEST |
http服务器实现
文件概念
文件的Inode元信息表示文件的索引节点，存储着文件的元信息，例如文件得创建者，文件创建日期，文件大小等。每个inode都有一个号码，操作系统用inode号码来识别不同的文件，使用命令ls -i可以查看inode号码。
stat函数
stat是C++用于读取文件资源管理器的库函数，头文件为：
#include<sys/stat.h> #include<sys/types.h> #include<unisted.h> int stat(const char *path,struct stat *buf); int fstat(int fd,struct stat *buf); int lstat(const char *path,struct stat *buf); parameter: path:文件路径 buf:传入的保存文件状态的指针，用于保存文件的状态 fd:文件描述符 return:成功返回0，失败返回-1，并设置errno
stat的结构体内容如下所示：
struct stat { dev_t st_dev; /* ID of device containing file */ ino_t st_ino; /* inode number */ mode_t st_mode; /* S_ISREG(st_mode) 是一个普通文件 S_ISDIR(st_mode) 是一个目录*/ nlink_t st_nlink; /* number of hard links */ uid_t st_uid; /* user ID of owner */ gid_t st_gid; /* group ID of owner */ dev_t st_rdev; /* device ID (if special file) */ off_t st_size; /* total size, in bytes */ blksize_t st_blksize; /* blocksize for filesystem I/O */ blkcnt_t st_blocks; /* number of 512B blocks allocated */ time_t st_atime; /* time of last access */ time_t st_mtime; /* time of last modification */ time_t st_ctime; /* time of last status change */ };
并发和并行
并发与并行的区别（超级通俗易懂）这个博客十分清晰的展示了并发与并行的基本概念，简单来说所谓的并发指的是多个进程按照一定的时间间隔进行，只不过这个时间间隔很小，人类难以感受到而已，实际上在微观角度，进程的并发执行还是顺序执行。
高并发：高并发是互联网分布式框架设计中必须要考虑的因素之一，通常指的是，通过设计系统能够同时并行处理很多请求。
线程可以并行的执行任务，更多C++多线程的解析参考C++ 多线程
//头文件 #include<pthread.h> //函数 int pthread_create(pthread_t *thread,const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine)(void *),void *arg); pthread_t：当前Linux中可理解为：typedef unsigned long int pthread_t args1:传出参数，保存系统为我们分配好的线程ID； args2：通常传NULL，表示使用线程默认属性。若想使用具体属性也可以修改该参数。 args3：函数指针，指向线程主函数（线程体），函数运行结束，则线程结束。 args4：线程主函数执行期间所需要使用的函数。
在一个线程中调用pthread_create()创建新的线程后，当前线程从pthread_create()返回继续往下执行，而新的线程所执行的代码由我们传给pthread_create的函数指针start_routine决定。start_routine函数接收一个参数，是通过pthread_create的arg参数传递给它的，该参数的类型为void *，这个指针按什么类型解释由调用者自己定义。start_routine的返回值类型也是void *，这个指针的含义同样由调用者自己定义。start_routine返回时，这个线程就退出了，其它线程可以调用pthread_join得到start_routine的返回值。
pthread_create成功返回后，新创建的线程的id被填写到thread参数所指向的内存单元。
attr参数表示线程属性。
pthread_exit (status)
pthread_exit用于显式地退出一个线程。通常情况下，pthread_exit() 函数是在线程完成工作后无需继续存在时被调用。
如果 main() 是在它所创建的线程之前结束，并通过 pthread_exit() 退出，那么其他线程将继续执行。否则，它们将在 main() 结束时自动被终止。
gcc/g++ 编译时需要添加 -pthread进行编译。
gcc test.c -pthread -o test
简单的多线程实例：
#include <iostream> #include <cstdlib> #include <pthread.h> using namespace std; #define NUM_THREADS 5 void *PrintHello(void *threadid) { // 对传入的参数进行强制类型转换，由无类型指针变为整形数指针，然后再读取 int tid = *((int*)threadid); cout << "Hello Runoob! 线程 ID, " << tid << endl; pthread_exit(NULL); } int main () { pthread_t threads[NUM_THREADS]; int indexes[NUM_THREADS];// 用数组来保存i的值 int rc; int i; for( i=0; i < NUM_THREADS; i++ ){ cout << "main() : 创建线程, " << i << endl; indexes[i] = i; //先保存i的值 // 传入的时候必须强制转换为void* 类型，即无类型指针 rc = pthread_create(&threads[i], NULL, PrintHello, (void *)&(indexes[i])); if (rc){ cout << "Error:无法创建线程," << rc << endl; exit(-1); } } pthread_exit(NULL); }
最终代码
服务器代码样例：
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/stat.h> #include <ctype.h> #include <arpa/inet.h> #include <errno.h> #include<pthread.h> #define SERVER_PORT 80 void do_http_request(int client_sock); int get_line(int client_sock, char *buf, int size); void do_http_response(int client_sock, const char *path); void headers(int client_sock, FILE *resource); void cat(int client_sock, FILE *resource); void not_found(int client_sock); void inner_error(int client_sock); int main(void) { int sock; struct sockaddr_in server_addr; sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // printf("wait \n"); bzero(&server_addr, sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT); bind(sock, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)); listen(sock, 128); printf("wait client connect\n"); int done = 1; while (done) { struct sockaddr_in client; int client_sock, len, i; char client_ip[64]; char buf[256]; socklen_t client_addr_len; client_addr_len = sizeof(client); client_sock = accept(sock, (struct sockaddr *)&client, &client_addr_len); printf("client ip: %s \t port is : %d \n", inet_ntop(AF_INET, &client.sin_addr.s_addr, client_ip, sizeof(client_ip)), ntohs(client.sin_port)); pthread_t tid; int* ptr_int=NULL; int err=0; ptr_int=(int*)malloc(sizeof(int)); *ptr_int=client_sock; if(err=pthread_create(&tid,NULL,do_http_request,(void*)ptr_int)){ printf(stderr,"cannot create thread. reason: %s\n",strerror(errno)); if(ptr_int) free(ptr_int); } // do_http_request(client_sock); // close(client_sock); } close(sock); return 0; } void* do_http_request(void* p_client_sock) { int len = 0; char buf[256], method[64], url[256], path[256]; int client_sock=*(int *)p_client_sock; struct stat st; // http response struct: request_method url protocol_version \r\n len = get_line(client_sock, buf, sizeof(buf)); if (len > 0) { int i = 0, j = 0; while (!isspace(buf[j]) && i < sizeof(method) - 1) { method[i] = buf[j]; i++; j++; } // set end tag method[i] = '\0'; printf("method: %s\n", method); // method is GET request if (strncasecmp(method, "GET", i) == 0) { printf("request method is GET\n"); while (isspace(buf[j])) { j++; } i = 0; while (!isspace(buf[j]) && i < sizeof(url) - 1) { url[i] = buf[j]; i++; j++; } url[i] = '\0'; if (strncasecmp(url, "/favicon.ico", i) == 0) { strcpy(url, "/hello.html"); } printf("url:%s\n", url); // read surplus request do { len = get_line(client_sock, buf, sizeof(buf)); printf("%s\n", buf); } while (len > 0); // get local url file, and process ? in url, eg. url=128.0.0.2/hel.html?wang=dedefe char *pos = strchr(url, '?'); if (pos) { // \0 represent string end tag *pos = '\0'; printf("real url: %s\n", url); } sprintf(path, "./html_doc%s", url); printf("path:%s\n", path); // execute http response // if file is exist, to response 200, ok,and send html file,else response 404 NOT FOUND if (stat(path, &st) == -1) { printf("--------------------"); fprintf(stderr, "stat %s failed. reason :%s\n", strerror(errno)); not_found(client_sock); } else { printf("*****************"); if (S_ISDIR(st.st_mode)) { strcat(path, "/index.html"); } do_http_response(client_sock, path); } } else { // request method is not GET,read http head, and response client request fprintf(stderr, "warning, other request [%s]\n", method); do { len = get_line(client_sock, buf, sizeof(buf)); printf("%s\n", buf); } while (len > 0); // unimplement() } } else { printf("method is error"); } close(client_sock); if(p_client_sock) free(p_client_sock); } void do_http_response(int client_sock, const char *path) { FILE *resource = NULL; resource = fopen(path, "r"); if (resource == NULL) { not_found(client_sock); return; } // send http head headers(client_sock, resource); // send http body cat(client_sock, resource); // printf("end response!!!!"); fclose(resource); } void headers(int client_sock, FILE *resource) { struct stat st; int fileid = 0; char temp[64]; char buf[1024] = {0}; strcpy(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n"); strcat(buf, "Server: Martin Server\r\n"); strcat(buf, "Content-Type: text/html\r\n"); strcat(buf, "Connection: Close\r\n"); fileid = fileno(resource); /* fstat: Get file attributes for the file, device, pipe, or socket that file descriptor FD is open on and put them in BUF. */ if (fstat(fileid, &st) == -1) { inner_error(client_sock); } snprintf(temp, 64, "Content-Length:%d\r\n\r\n", st.st_size); strcat(buf, temp); printf(stdout, "header: %s", buf); if (send(client_sock, buf, strlen(buf), 0) < 0) { fprintf(stderr, "send fail,data %s, reason %s", buf, strerror(errno)); } } void cat(int client_sock, FILE *resource) { char buf[1024]; fgets(buf, sizeof(buf), resource); while (!feof(resource)) { int len = write(client_sock, buf, strlen(buf)); if (len < 0) { fprintf(stderr, "send boady error. reason %s\n", strerror(errno)); break; } fprintf(stdout, "%s", buf); fgets(buf, sizeof(buf), resource); } } int get_line(int client_sock, char *buf, int size) { int count = 0; char ch = '\0'; int len = 0; while (count < size - 1 && ch != '\n') { len = read(client_sock, &ch, 1); if (len == 1) { if (ch == '\r') continue; else if (ch == '\n') break; buf[count] = ch; count++; } else if (len == -1) { perror("read fail"); count = -1; break; } else { fprintf(stderr, "client close.\n"); count = -1; break; } } if (count >= 0) buf[count] = '\0'; return count; } void not_found(int client_sock) { const char *reply = "HTTP/1.0 404 NOT FOUND\r\n\ Content-Type: text/html\r\n\ \r\n\ <HTML lang=\"zh-CN\">\r\n\ <meta content=\"text/html; charset=utf-8\" http-equiv=\"Content-Type\">\r\n\ <HEAD>\r\n\ <TITLE>NOT FOUND</TITLE>\r\n\ </HEAD>\r\n\ <BODY>\r\n\ <P>文件不存在！\r\n\ <P>The server could not fulfill your request because the resource specified is unavailable or none xistent.\r\n\ </BODY>\r\n\ </HTML>"; int len = write(client_sock, reply, strlen(reply)); fprintf(stdout, reply); if (len < 0) { fprintf(stderr, "send reply failed. reason: %s\n", strerror(errno)); } } void inner_error(int client_sock) { const char *reply = "HTTP/1.0 500 Internal Sever Error\r\n\ Content-Type: text/html\r\n\ \r\n\ <HTML lang=\"zh-CN\">\r\n\ <meta content=\"text/html; charset=utf-8\" http-equiv=\"Content-Type\">\r\n\ <HEAD>\r\n\ <TITLE>Inner Error</TITLE>\r\n\ </HEAD>\r\n\ <BODY>\r\n\ <P>服务器内部出错.\r\n\ </BODY>\r\n\ </HTML>"; int len = write(client_sock, reply, strlen(reply)); fprintf(stdout, reply); if (len <= 0) { fprintf(stderr, "send reply failed. reason: %s\n", strerror(errno)); } }
客户端代码样例：
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #define SERVER_PORT 666 #define SERVER_IP "127.0.0.1" int main(int argc, char *argv[]) { int sockfd; char *message; struct sockaddr_in servaddr; int n; char buf[64]; if (argc != 2) { fputs("Usage: ./echo_client message \n", stderr); exit(1); } message = argv[1]; printf("message: %s\n", message); sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 重置结构体的内存空间 memset(&servaddr, '\0', sizeof(struct sockaddr_in)); servaddr.sin_family = AF_INET; inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &servaddr.sin_addr); servaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT); connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)); write(sockfd, message, strlen(message)); n = read(sockfd, buf, sizeof(buf) - 1); if (n > 0) { buf[n] = '\0'; printf("receive: %s\n", buf); } else { perror("error!!!"); } printf("finished.\n"); close(sockfd); return 0; }
参考文献
1.https://blog.csdn.net/scarificed/article/details/114645082
