基于python实现简单web服务器

时间：2022-03-11 02:29:03

做web开发的你，真的熟悉web服务器处理机制吗？

分析请求数据

下面是一段原始的请求数据：

b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: 127.0.0.1:8000\r\nConnection: keep-alive\r\nCache-Control: max-age=0\r\nUpgrade-Insecure-Requests: 1\r\nUser-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/59.0.3071.115 Safari/537.36\r\nAccept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,/;q=0.8\r\nAccept-Encoding: gzip, deflate, br\r\nAccept-Language: zh-CN,zh;q=0.8\r\nCookie: csrftoken=gnaOXtlMlCxgjq62jUzBjv6XedPpVvxotWq2R6KpTv9dK2eHCwXlApyNEl9anzp9\r\n\r\n'

是不是有种似曾相识的感觉，没错，打开chrome开发者工具，随便打开一个网页，就可以看到如上信息，只不过发送到服务器端就是上面的格式，已\r\n分割处理。

  • 通过分析以上内容，可以发现各项之间都是以\r\n分割
  • 最后以2个\r\n结束，也就是我们在响应给客户端时，内容和响应头中间就是用2个\r\n分割

简单的webserver实现

1、静态资源

主要思路如下：

  1. 开启socket服务监听客户端连接
  2. 采用多进程方式实现并发连接处理
  3. 基于报文分析规则，拼接响应内容，输出到客户端

代码如下：

`
# coding:utf-8

import socket
import re

from multiprocessing import Process

HTML_ROOT_DIR = './static'

class WebServer(object):
    '''
    简单的webserver
    '''

    def __init__(self):
        self.sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        self.sock_server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)

    def start(self):
        self.sock_server.listen(128)
        while True:
            sock_client, addr = self.sock_server.accept()
            print('[%s,%s]用户已连接......' % addr)
            handle_client_process = Process(target=self.handle_client, args=(sock_client,))
            handle_client_process.start()
            sock_client.close()

    def handle_client(self, sock_client):
        '''处理客户端请求'''
        recv_data = sock_client.recv(1024)
        #print('请求数据：', recv_data)
        req_lines = recv_data.splitlines()
        #for line in req_lines:
        #    print(line)

        req_start_line = req_lines[0]
        #print(req_start_line.decode('utf-8'))
        file_name = re.match(r'\w+ +(/[^ ]*) ', req_start_line.decode('utf-8')).group(1)
        if '/' == file_name:
            file_name = "/index.html"

        try:
            file = open(HTML_ROOT_DIR + file_name, 'rb')
        except IOError:
            resp_start_line = 'HTTP/1.1 404 Not Found\r\n'
            resp_headers = 'Server: My Web Server\r\n'
            resp_body = 'The file is not found!'
        else:
            file_data = file.read()
            file.close()

            resp_start_line = 'HTTP/1.1 200 OK\r\n'
            resp_headers = 'Server: My Web Server\r\n'
            resp_body = file_data.decode('utf-8')

        # 构造响应内容
        resp_data = resp_start_line + resp_headers + '\r\n' + resp_body
        #print('构造响应内容：', resp_data)

        # response
        sock_client.send(bytes(resp_data, 'utf-8'))

        # 关闭客户端连接
        sock_client.close()

    def bind(self, port):
        self.sock_server.bind(('', port))

def main():
    webServer = WebServer()
    webServer.bind(8000)
    webServer.start()

if __name__ == '__main__':
    main()
`
  • 地址栏输入：127.0.0.1：8000

2、动态资源

主要思路如下：

  1. 开启socket服务监听客户端连接
  2. 采用多进程方式实现并发连接处理
  3. 基于报文分析规则，如果是以.py结尾的请求，自动分发到相应的模块做处理

web服务器，代码如下：

`
# coding:utf-8

import socket
import re
import sys

from multiprocessing import Process

HTML_ROOT_DIR = './static'
WSGI_PY = './wsgipy'

class WebServer(object):
    '''
    简单的webserver
    '''

    def __init__(self):
        self.sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        self.sock_server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)

    def start(self):
        self.sock_server.listen(128)
        while True:
            sock_client, addr = self.sock_server.accept()
            print('[%s,%s]用户已连接......' % addr)
            handle_client_process = Process(target=self.handle_client, args=(sock_client,))
            handle_client_process.start()
            sock_client.close()

    def start_response(self, status, headers):
        """
                 status = "200 OK"
            headers = [
                ("Content-Type", "text/plain")
            ]
            star
                """
        resp_headers = 'HTTP/1.1 ' + status + '\r\n'
        for header in headers:
            resp_headers += '%s: %s\r\n' % header

        self.resp_headers = resp_headers

    def handle_client(self, sock_client):
        '''处理客户端请求'''
        recv_data = sock_client.recv(1024)
        #print('请求数据：', recv_data)
        req_lines = recv_data.splitlines()
        #for line in req_lines:
        #    print(line)

        req_start_line = req_lines[0]
        #print(req_start_line.decode('utf-8'))
        file_name = re.match(r'\w+ +(/[^ ]*) ', req_start_line.decode('utf-8')).group(1)
        method = re.match(r'(\w+) +/[^ ]*',req_start_line.decode("utf-8")).group(1)

        if file_name.endswith('.py'):
            try:
               m = __import__(file_name[1:-3])
            except Exception:
                self.resp_headers = 'HTTP/1.1 404 Not Found\r\n'
                resp_body = 'not found'
            else:
                env = {
                    'PATH_INFO': file_name,
                    'METHOD': method
                }
                resp_body = m.application(env, self.start_response)
            resp_data = self.resp_headers+'\r\n'+resp_body
        else:
            if '/' == file_name:
                file_name = '/index.html'

            try:
                file = open(HTML_ROOT_DIR + file_name, 'rb')
            except IOError:
                resp_start_line = 'HTTP/1.1 404 Not Found\r\n'
                resp_headers = 'Server: My Web Server\r\n'
                resp_body = 'The file is not found!'
            else:
                file_data = file.read()
                file.close()

                resp_start_line = 'HTTP/1.1 200 OK\r\n'
                resp_headers = 'Server: My Web Server\r\n'
                resp_body = file_data.decode('utf-8')

            # 构造响应内容
            resp_data = resp_start_line + resp_headers + '\r\n' + resp_body
            #print('构造响应内容：', resp_data)

        # response
        sock_client.send(bytes(resp_data, 'utf-8'))

        # 关闭客户端连接
        sock_client.close()

    def bind(self, port):
        self.sock_server.bind(('', port))

def main():
    sys.path.insert(1,WSGI_PY)
    webServer = WebServer()
    webServer.bind(8000)
    webServer.start()

if __name__ == '__main__':
    main()

` 

helloworld.py：
`
# coding:Utf-8

def application(env,start_response):
    status = '200 OK'
    headers = [
        ('Content-Type','text/plain')
    ]
    start_response(status,headers)
    return 'hello world'
`  

主要是技术点解析：

　　1、根据请求 .py 名称自动导入模块，使用了一个小魔法：m = __import__('filename') ，会返回具体应用，然后根据应用实例调用具体处理程序。

　　2、在具体的应用中设置状态码、响应头；application(env,start_response)其中env是request信息，start_response是web服务器中的函数，通过调用start_response(status,headers)把状态码和headers传递给web服务器，这样web服务器就可以拿到status、headers拼接response

　　3、具体应用中返回响应体response_body，也就是应用中的return 'hello world'，结合2中的status、headers得到最终的response data发给客户端

代码已上传到github：python 小程序

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