/*
* httpd.c
*
* Created on: Apr 2, 2016
* Author: root
*/
#include<stdio.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<unistd.h>
#include<ctype.h>
#include<strings.h>
#include<string.h>
#include<sys/stat.h>
#include<pthread.h>
#include<sys/wait.h>
#include<stdlib.h>
#define ISspace(x) isspace((int)(x))//若x为空格字符，返回true
#define SERVER_STRING "Server: jdbhttpd/0.1.0\r\n"
void * accept_request(void *);//处理从套接字上监听到的一个 HTTP 请求，在这里可以很大一部分地体现服务器处理请求流程
void bad_request(int);//返回给客户端这是个错误请求，HTTP 状态码 400 BAD REQUEST
void cat(int,FILE *);// 读取服务器上某个文件写到 socket 套接字
void cannot_execute(int);//主要处理发生在执行 cgi 程序时出现的错误
void error_die(const char *);//把错误信息写到 perror 并退出
void execute_cgi(int,const char *,const char *,const char *);//运行 cgi 程序的处理，也是个主要函数
int get_line(int,char *,int);//读取套接字的一行，把回车换行等情况都统一为换行符结束
void headers(int,const char *);//把 HTTP 响应的头部写到套接字
void not_found(int);//主要处理找不到请求的文件时的情况
void serve_file(int,const char *);//调用 cat 把服务器文件返回给浏览器
int startup(u_short *);//初始化 httpd 服务，包括建立套接字，绑定端口，进行监听等
void unimplemented(int);//返回给浏览器表明收到的 HTTP 请求所用的 method 不被支持
/* HTTP协议规定，请求从客户端发出，最后服务器端响应该请求并返回。
* 这是目前HTTP协议的规定，服务器不支持主动响应，所以目前的HTTP
* 协议版本都是基于客户端请求，然后响应的这种模型。 */
/*accept_request函数解析客户端请求，判断是请求静态文件还是cgi代码
（通过请求类型以及参数来判定），如果是静态文件则将文件输出给前端，
如果是cgi则进入cgi处理函数*/
void * accept_request(void *tclient)
{
int client=*(int *)tclient;
char buf[1024];
int numchars;
char method[255];//请求方法GET or POST
char url[255];//请求的文件路径
char path[512];////文件相对路径
size_t i,j;
struct stat st;
int cgi=0; //如果服务端决定这是个CGI程序,cgi为true
char *query_string=NULL;
numchars=get_line(client,buf,sizeof(buf));//从client中读取指定大小数据到buf
i=0;
j=0;
//解析客户端的http请求报文
/*接收字符处理：提取空格字符前的字符，至多254个*/
while(!ISspace(buf[j])&&(i<sizeof(method)-1))
{
method[i]=buf[j];
i++;
j++;
}
method[i]='\0';
//忽略大小写比较字符串,如果请求的方法不是 GET 或 POST 任意一个的话就直接发送 response 告诉客户端没实现该方法
if(strcasecmp(method,"GET")&&strcasecmp(method,"POST"))
{
unimplemented(client);
return NULL;
}
////如果是 POST 方法就将 cgi 标志变量置一(true)
if(strcasecmp(method,"POST")==0)//POST 类型
cgi=1;
i=0;
while(ISspace(buf[j])&&(j<sizeof(buf)))//过滤空格字符，空格后面是URL
j++;
/*将buf中的非空格字符转存进url缓冲区，遇空格字符或满退出*/
while(!ISspace(buf[j])&&(i<sizeof(url)-1)&&(j<sizeof(buf)))
{
url[i]=buf[j];
i++;
j++;
}
url[i]='\0';
if(strcasecmp(method,"GET")==0)//GET类型
{
//用一个指针指向 url
query_string=url;//请求信息
while((*query_string!='?')&&(*query_string!='\0'))//截取'?'前的字符,如果遍历完毕也没找到字符'?'则退出循环
query_string++;
if(*query_string=='?')
{
//如果是 ？ 的话，证明这个请求需要调用 cgi，将 cgi 标志变量置一(true)
cgi=1;
//从字符 ？ 处把字符串 url 给分隔会两份
*query_string = '\0';
//使指针指向字符 ？后面的那个字符
query_string++;
}
}
//将前面分隔两份的前面那份字符串，拼接在字符串htdocs的后面之后就输出存储到数组 path 中。相当于现在 path 中存储着一个字符串
sprintf(path, "htdocs%s", url);
//如果 path 数组中的这个字符串的最后一个字符是以字符 / 结尾的话，就拼接上一个"index.html"的字符串。首页的意思
if (path[strlen(path) - 1] == '/')
strcat(path, "index.html");
//根据路径找文件，并获取path文件信息保存到结构体st中
if(stat(path,&st)==-1)
{
//如果不存在，那把这次 http 的请求后续的内容(head 和 body)全部读完并忽略
while((numchars>0)&&strcmp("\n",buf))
numchars=get_line(client,buf,sizeof(buf));//从客户端读取数据进buf
//然后返回一个找不到文件的 response 给客户端
not_found(client);
}
else//获取文件信息，执行成功
{
//文件存在，那去跟常量S_IFMT相与，相与之后的值可以用来判断该文件是什么类型的
if((st.st_mode&S_IFMT)==S_IFDIR)
//如果这个文件是个目录，那就需要再在 path 后面拼接一个"/index.html"的字符串
strcat(path,"/index.html");
if((st.st_mode&S_IXUSR)||(st.st_mode&S_IXGRP)||(st.st_mode&S_IXOTH))
//如果这个文件是一个可执行文件，不论是属于用户/组/其他这三者类型的，就将 cgi 标志变量置一
cgi=1;
if(!cgi)//静态页面请求
serve_file(client,path);//直接返回文件信息给客户端，静态页面返回
else//动态页面请求
execute_cgi(client,path,method,query_string);//执行cgi脚本
}
close(client);//关闭客户端套接字
return NULL;
}
/*执行CGI脚本,execute_cgi函数负责将请求传递给cgi程序处理,服务器与cgi之间通过管道pipe
* 通信,首先初始化两个管道,并创建子进程去执行cgi函数
* 子进程执行cgi程序,获取cgi的标准输入输出通过管道传递给父进程,由父进程发送给客户端*/
void execute_cgi(int client,const char *path,const char *method,const char *query_string)
{
char buf[1024];
int cgi_output[2];
int cgi_input[2];
pid_t pid;
int status;
int i;
char c;
int numchars=1;
int content_length=-1;
//往buf中填东西以保证能进入下面的while
buf[0]='A';
buf[1]='\0';
if(strcasecmp(method,"GET")==0)//如果是GET方法,查询/获取资源信息
while((numchars>0)&&strcmp("\n",buf))//读取并忽略请求剩下的内容
numchars=get_line(client,buf,sizeof(buf));
else//POST一般用于更新资源信息
{
numchars=get_line(client,buf,sizeof(buf));
//获取HTTP消息实体的传输长度
////这个循环的目的是读出指示 body 长度大小的参数，并记录 body 的长度大小。其余的 header 里面的参数一律忽略
// //注意这里只读完 header 的内容，body 的内容没有读
while((numchars>0)&&strcmp("\n",buf))
{
buf[15]='\0';
if(strcasecmp(buf,"Content-Length:")==0)//是否为Content-Length字段
content_length=atoi(&(buf[16]));//Content-Length用于描述HTTP消息实体的传输长度
numchars=get_line(client,buf,sizeof(buf));
}
if(content_length==-1)
{
bad_request(client);//请求的网页数据为空,没有数据
return;
}
}
sprintf(buf,"HTTP/1.0 200 OK\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
//建立管道,两个管道cgi_output[0]:读取端,cgi_output[1]:写入端
if(pipe(cgi_output)<0)
{
cannot_execute(client);//管道建立失败,打印出错信息
return ;
}//管道只能在具有公共祖先的进程间进行,这里是父子进程之间
if(pipe(cgi_input)<0)
{
cannot_execute(client);
return ;
}
//创建子进程
if((pid=fork())<0)
{
cannot_execute(client);
return ;
}
//子进程用来执行CGI脚本
//实现进程间的管道通信机制
//子进程继承了父进程的pipe,然后通过关闭子进程output管道的输出端,input管道的写入端;
//关闭父进程output管道的写入断,input管道的输出端
//子进程
if(pid==0)
{
char meth_env[255];
char query_env[255];
char length_env[255];
//复制文件句柄,重定向进程的标准输入输出
//dup2的第一个参数描述符关闭
dup2(cgi_output[1],1);//标准输出重定向到output管道的写入端
dup2(cgi_input[0],0);//标准输入重定向到input管道的读取端
close(cgi_output[0]);//关闭output的读取端
close(cgi_input[1]);//关闭input的写入端
//构造一个环境变量
sprintf(meth_env,"REQUEST_METHOD=%s",method);
//将这个环境变量加进子进程的运行环境中
putenv(meth_env);
//根据http请求的不同方法,构造并存储不同的环境变量
if(strcasecmp(method,"GET")==0)
{
sprintf(query_env,"QUERY_STRING=%s",query_string);
putenv(query_env);
}
else//POST
{
//设置content_length的环境变量
sprintf(length_env,"CONTENT_LENGTH=%d",content_length);
putenv(length_env);
}
//execl()包含于<unistd.h>中
execl(path,path,NULL);//exec函数簇,执行CGI脚本,获取cgi的标准输出作为相应的内容发送给客户端
//通过dup2重定向,标准输出内容进入管道output的输入端
exit(0);//子进程退出
} else /*父进程*/
{
//父进程关闭了cgi_output管道的写端和cgi_input管道的读端
close(cgi_output[1]);
close(cgi_input[0]);
if(strcasecmp(method,"POST")==0)//如果是POST方法的话就继续读body的内容,并写到
//cgi_input管道里让子进程去读
/*接收POST过来的数据*/
for(i=0;i<content_length;i++)
{
recv(client,&c,1,0);//从客户端接收单个字符
write(cgi_input[1],&c,1);//写入input,然后重定向到了标准输入
/*数据传输过程:input[1](父进程)-->input[0](子进程)[执行cgi函数]-->
* STDIN-->STDOUT-->output[1](子进程)-->output[0](父进程)[将结果
* 发送给客户端]*/
}
while(read(cgi_output[0],&c,1)>0)//读取output的管道输出到客户端,output输出端为cgi脚本执行后的内容
send(client,&c,1,0);//将cgi执行的结果发送给客户端,即send到浏览器,如果不是POST则只有这一处理
close(cgi_output[0]);//关闭剩下的管道端,子进程在执行dup2之后,就已经关闭了管道的一端通道
close(cgi_input[1]);
waitpid(pid,&status,0);//等待子进程终止
}
}
/*从socket读取一行数据.以\r\n为行结束符
* 参数:socket描述符
* 保存数据的buffer
* buffer的大小
* 返回:存储的字节数(包括null)
*/
int get_line(int sock,char *buf,int size)
{
int i=0;
char c='\0';
int n;
//至多读取size-1个字符,最后一个字符置'\0'
while((i<size-1)&&(c!='\n'))
{
n=recv(sock,&c,1,0);//读一个字符放到c中
if(n>0)
{
if(c=='\r')//如果是回车符,继续读取
{
//使用MSG_PEEK标志是下一次读取依然可以得到这次读取的内容,可认为接收窗口不滑动
n=recv(sock,&c,1,MSG_PEEK);
if((n>0)&&(c=='\n'))//如果是回车换行符
recv(sock,&c,1,0);//继续接收单个字符,实际上和上面那个标志位MSG_PEEK读取同样的字符,读完后删除输入队列的数据,即滑动窗口,c=='\n'
else
c='\n';//只是读取到回车符,则置为换行符,也终止了读取
}
buf[i]=c;//放入缓冲区
i++;
}
else //没有读取到任何数据
c='\n';
}
buf[i]='\0';
return (i);//返回读到的字符个数(包括'\0')
}
/*服务器端套接字初始化设置*/
int startup(u_short *port)
{
int httpd=0;
struct sockaddr_in name;
//socket()用于创建一个用于 socket 的描述符，函数包含于<sys/socket.h>
//这里的PF_INET其实是与 AF_INET同义
httpd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(httpd==-1)//创建socket失败
error_die("socket");
memset(&name,0,sizeof(name));
name.sin_family=AF_INET;//地址簇
//htons()，ntohs() 和 htonl()包含于<arpa/inet.h>
//将*port 转换成以网络字节序表示的16位整数
//指定端口
name.sin_port=htons(*port);
//INADDR_ANY是一个 IPV4通配地址的常量，包含于<netinet/in.h>
//大多实现都将其定义成了0.0.0.0
name.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
//bind()用于绑定地址与socket
//如果传进去的sockaddr结构中的 sin_port 指定为0，这时系统会选择一个临时的端口号
if(bind(httpd,(struct sockaddr *)&name,sizeof(name))<0)//bind失败
error_die("bind");
if(*port==0)//如果调用 bind 后端口号仍然是0，则手动调用getsockname()获取端口号
{
socklen_t namelen=sizeof(name);
//getsockname()包含于<sys/socker.h>中
//调用getsockname()获取系统内核给 httpd 这个 socket 随机分配的端口号
if(getsockname(httpd,(struct sockaddr *)&name,&namelen)==-1)//getsockname失败
error_die("getsockname");
*port=ntohs(name.sin_port);//网络字节顺序转换为主机字节顺序，返回主机字节顺序表达的数
}
if(listen(httpd,5)<0)//服务器监听客户端请求。套接字排队的最大连接个数5
error_die("listen");
return (httpd);
}
/*告知客户端请求有错误*/
void bad_request(int client)
{
char buf[1024];
/*将字符存入缓冲区域,再通过send函数发送给客户端*/
sprintf(buf,"HTTP/1.0 400 BAD REQUEST\r\n");
send(client,buf,sizeof(buf),0);
sprintf(buf,"Content-type: text/html\r\n");
send(client,buf,sizeof(buf),0);
sprintf(buf,"\r\n");
send(client,buf,sizeof(buf),0);
sprintf(buf,"<P>Your browser sent a bad request, ");
send(client,buf,sizeof(buf),0);
sprintf(buf,"such as a POST without a Content-Length.\r\n");
send(client,buf,sizeof(buf),0);
}
/*将文件结构指针resource中的数据发送至client*/
void cat(int client,FILE *resource)
{
char buf[1024];
fgets(buf,sizeof(buf),resource);//从文件结构指针resource中读取数据,保存至buf中
//处理文件流中剩下的字符
while(!feof(resource))//检测流上的文件结束符,文件结束返回非0值,结束返回0
{
send(client,buf,strlen(buf),0);//文件流中的字符全部发送给client
fgets(buf,sizeof(buf),resource);
/*从文件结构体指针resource中读取至多bufsize-1个数据(第bufsize个字符赋'\0')每次读取一行,如果不足bufsize,则读完该行结束.这里通过feof函数来判断fgets是否因出错而终止.另外,这里有文件偏移位置,下一轮读取会从上一轮读取完的位置继续
*/
}
}
/*通知客户端CGI脚本不能被执行 500*/
void cannot_execute(int client)
{
char buf[1024];
/*回馈出错信息*/
sprintf(buf,"HTTP/1.0 500 Internal Server Error\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"Content-type: text/html\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"<P>Error prohibited CGI execution.\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
}
/*打印出错信息*/
void error_die(const char *sc)
{
perror(sc);
exit(1);
}
/*返回头部信息*/
void headers(int client,const char *filename)
{
char buf[1024];
(void)filename;
strcpy(buf,"HTTP/1.0 200 OK\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
strcpy(buf,SERVER_STRING);
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"Content-TYpe: text/html\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
strcpy(buf,"\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
}
/*返回客户端404错误信息*/
void not_found(int client)
{
char buf[1024];
sprintf(buf,"HTTP/1.0 404 NOT FOUND\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,SERVER_STRING);
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"Content-Type: text/html\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"<HTML><TITLE>Not Found</TITLE>\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"<BODY><P>The server could not fulfill\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"your request because the resource specified\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"is unavailable or nonexistent.\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"</BODY></HTML>\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
}
/*返回文件数据,用于静态页面返回*/
void serve_file(int client,const char *filename)
{
FILE *resource=NULL;
int numchars=1;
char buf[1024];
//确保buf里面有东西,能进入下面的while循环
buf[0]='A';
buf[1]='\0';
//循环作用是读取并忽略掉这个http请求后面的所有内容
while((numchars>0)&&strcmp("\n",buf))
numchars=get_line(client,buf,sizeof(buf));
//以只读方式打开文件
resource=fopen(filename,"r");
if(resource==NULL)
not_found(client);
else
{
//打开成功后,将这个文件的基本信息封装成response的头部(header)并返回
headers(client,filename);
//接着把这个文件的内容读出来作为response的body发送到客户端
cat(client,resource);
}
fclose(resource);//关闭文件
}
/*提示客户端web method请求不被支持*/
void unimplemented(int client)
{
char buf[1024];
sprintf(buf,"HTTP/1.0 501 Method Not Implemented\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,SERVER_STRING);
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"Content-Type: text/html\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"<HTML><HEAD><TITLE>Method Not Implemented\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"</TITLE><HEAD>\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"<BODY><P><TITLE>HTTP request method not supported.\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
sprintf(buf,"</BODY></HTML>\r\n");
send(client,buf,strlen(buf),0);
}
int main()
{
int server_sock=-1;
u_short port=0;
int client_sock=-1;
//sockaddr_in 是IPV4的套接字地址结构。定义在<netinet/in.h>
struct sockaddr_in client_name;
socklen_t client_name_len=sizeof(client_name);
pthread_t newthread;
server_sock=startup(&port);
printf("httpd running on port %d\n",port);
/*多线程并发服务器模型*/
while(1)
{
//阻塞等待客户端的连接
//主线程
client_sock=accept(server_sock,(struct sockaddr *)&client_name,&client_name_len);
if(client_sock==-1)//accept失败
error_die("accept");
//创建工作线程，执行回调函数accept_request，参数client_sock
if(pthread_create(&newthread,NULL,accept_request,(void *)&client_sock)!=0)//创建线程失败
perror("pthread_create");
}
close(server_sock);//关闭套接字，就协议栈而言，即关闭TCP连接
return 0;
}
参考：http://blog.****.net/wenqian1991/article/details/46011357
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