深入理解计算机系统_3e 第十一章家庭作业 CS:APP3e chapter 11 homework

注：tiny.c csapp.c csapp.h等示例代码均可在[Code Examples](http://csapp.cs.cmu.edu/3e/code.html)获取

11.6

A.

书上写的示例代码已经完成了大部分工作：doit函数中的printf("%s", buf);语句打印出了请求行；read_requesthdrs函数打印出了剩下的请求报头，但是要注意书上写的是：

void read_requesthdrs(rio_t *rp)
{
  char buf[MAXLINE];

  Rio_readlineb(rp, buf, MAXLINE);
  while(strcmp(buf, "\r\n")){
    Rio_readlineb(rp, buf, MAXLINE);
    printf("%s", buf);
  }
  return;
}

如果按照这个打印的话，第一个请求抱头Host将无法输出，所以我们应该在while循环前输出一个报头：

void read_requesthdrs(rio_t *rp)
{
  char buf[MAXLINE];

  Rio_readlineb(rp, buf, MAXLINE);
  printf("%s", buf); /* Host: ..... */
  while(strcmp(buf, "\r\n")){
    Rio_readlineb(rp, buf, MAXLINE);
    printf("%s", buf);
  }
  return;
}

B.

我们在A中是将请求行和请求报头输出到标准输出，在命令行启动的时候用“>”重定向到一个文件即可。

但是要注意一点：由于我们输出到文件而非一个交互设备，所以流缓冲默认是满缓冲的，如果我们在一个静态请求后按下“CRTL+C”终止tiny，那么由于缓冲内容没有输出，则文件内将没有内容，所以我们应该在read_requesthdrs函数最后加上一个fflush ：

void read_requesthdrs(rio_t *rp)
{
    char buf[MAXLINE];

    Rio_readlineb(rp, buf, MAXLINE);
    printf("%s", buf);
    while(strcmp(buf, "\r\n")) {
	Rio_readlineb(rp, buf, MAXLINE);
	printf("%s", buf);
    }
    fflush(stdout);
    return;
}

关于流缓冲的问题，可以参考我之前写的这篇文章：文件描述符 流 流缓冲的一些概念与问题

运行输出：

frank@under:~/tmp$ ./a.out 15213 > line_and_headers
^C
frank@under:~/tmp$ cat line_and_headers
Accepted connection from (localhost, 45600)
GET /test.c HTTP/1.1
Host: localhost:15213
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; Linux x86_64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/64.0.3282.119 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8
DNT: 1
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en-US;q=0.8,en;q=0.7

frank@under:~/tmp$ 

C.

由B中的请求行：GET /test.c HTTP/1.1可知使用的是HTTP/1.1

D.

注意: 书上说查RFC 2616来确认各个请求报头的功能，但是有一些报头我没有在该文档中找到，根据这篇文章：

HTTP/1.1协议更新：RFC2616遭废弃

“原来的RFC 2616拆分为六个单独的协议说明，并重点对原来语义模糊的部分进行了解释，新的协议说明更易懂、易读。新的协议说明包括以下六部分：”

• RFC7230 - HTTP/1.1: Message Syntax and Routing - low-level message parsing and connection management
• RFC7231 - HTTP/1.1: Semantics and Content - methods, status codes and headers
• RFC7232 - HTTP/1.1: Conditional Requests - e.g., If-Modified-Since
• RFC7233 - HTTP/1.1: Range Requests - getting partial content
• RFC7234 - HTTP/1.1: Caching - browser and intermediary caches
• RFC7235 - HTTP/1.1: Authentication - a framework for HTTP authentication

我们应该在RFC7231中查找，而非RFC2616。 具体的介绍我就不列出了，大家可以自己在RFC7231查找详细介绍。

11.7

我电脑上倒还没有MPG格式的视频，拿一个WEBM的视频做示例——都是要将响应报头Content-type: 更改为对应的格式（这里是video/webm ）：

void get_filetype(char *filename, char *filetype)
{
    if (strstr(filename, ".html"))
	strcpy(filetype, "text/html");
    else if (strstr(filename, ".gif"))
	strcpy(filetype, "image/gif");
    else if (strstr(filename, ".png"))
	strcpy(filetype, "image/png");
    else if (strstr(filename, ".jpg"))
	strcpy(filetype, "image/jpeg");
    else if (strstr(filename, ".webm"))
	strcpy(filetype, "video/webm");
    else
	strcpy(filetype, "text/plain");
}

效果如下：

11.8

根据书上8.5节的内容，我们先写一个SIGCHLD的信号处理函数handler ：

void handler(int sig)
{
  int olderrno = errno;

  while (waitpid(-1, NULL, 0) > 0)
  {
    continue;
  }
  if (errno != ECHILD)
  {
    Sio_error("waitpid error");
  }
  errno = olderrno;
}

并serve_dynamic中使用signal将其安装 ：

void serve_dynamic(int fd, char *filename, char *cgiargs)
{
    if (signal(SIGCHLD, handler) == SIG_ERR)
    {
        unix_error("signal error");
    }

    char buf[MAXLINE], *emptylist[] = { NULL };

    sprintf(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n");
    Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));
    sprintf(buf, "Server: Tiny Web Server\r\n");
    Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));

    if (Fork() == 0) {
	setenv("QUERY_STRING", cgiargs, 1);
	Dup2(fd, STDOUT_FILENO);
	Execve(filename, emptylist, environ);
    }
    //Wait(NULL);
}

经多次测试运行cgi程序未发现僵尸进程。

11.9

别忘记释放内存。

void serve_static(int fd, char *filename, int filesize)
{
    int srcfd;
    char *srcp, filetype[MAXLINE], buf[MAXBUF];

    get_filetype(filename, filetype);
    sprintf(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n");
    sprintf(buf, "%sServer: Tiny Web Server\r\n", buf);
    sprintf(buf, "%sConnection: close\r\n", buf);
    sprintf(buf, "%sContent-length: %d\r\n", buf, filesize);
    sprintf(buf, "%sContent-type: %s\r\n\r\n", buf, filetype);
    Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));
    printf("Response headers:\n");
    printf("%s", buf);

    srcfd = Open(filename, O_RDONLY, 0);
    srcp = Malloc(filesize);
    Rio_readn(srcfd, srcp, filesize);
    Rio_writen(fd, srcp, filesize);
    Free(srcp);
    //srcp = Mmap(0, filesize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, srcfd, 0);
    //Close(srcfd);
    //Munmap(srcp, filesize);
}

11.10

关于HTML表单的知识参考：HTML 表单

index.html:

<form action="cgi-bin/a.out"  method="GET">
First Number:<br>
<input type="text" name="FirstNumber" value="">
<br><br>
Second Number:<br>
<input type="text" name="SecondNumber" value="">
<br><br>
<input type="submit" value="Submit">
</form>

由于我们不需要默认值，所以value为空。

由于我们此时的GET请求是“name=value”的形式，所以应该将adder.c中取参数的部分修改为：

    /* Extract the two arguments */
if ((buf = getenv("QUERY_STRING")) != NULL)
{
	p = strchr(buf, '&');
	*p = '\0';
	strcpy(arg1, buf);
	strcpy(arg2, p+1);

  	/* 取等号后面的参数 */
    p = strchr(arg1, '=');
	n1 = atoi(p+1);
    p = strchr(arg2, '=');
	n2 = atoi(p+1);
}

运行效果：

11.11

根据RFC 7231, section 4.3.2: HEAD中的描述，HEAD方法大致描述如下：

HEAD方法与GET相同，但是HEAD并不返回消息体。在一个HEAD请求的消息响应中，HTTP投中包含的元信息应该和一个GET请求的响应消息相同。这种方法可以用来获取请求中隐含的元信息，而无需传输实体本身。这个方法经常用来测试超链接的有效性，可用性和最近修改。

一个HEAD请求响应可以被缓存，也就是说，响应中的信息可能用来更新之前缓存的实体。如果当前实体缓存实体阈值不同（可通过Content_Length、Content-MD5、ETag或Last-Modified的变化来表明），那么这个缓存被视为过期了。

所以我们只需要将处理GET方法的两个函数serve_static和serve_dynamic中增加一个如果是HEAD方法则不返回消息体的判断。而方法是在doit中判断的，所以我们设置一个标志unsigned methods = 0; 并在判断方法的语句中加上HEAD方法的判断，如果为GET，其值为0，如果为HEAD，其值为1：

if (strcasecmp(method, "GET") == 0)
{
    methods = 0;
}
else if (strcasecmp(method, "HEAD") == 0)
{
    methods = 1;
}
else
{
    clienterror(fd, method, "501", "Not Implemented",
                "Tiny does not implement this method");
    return;
}

最后将函数serve_static和serve_dynamic的参数增加一个unsigned methods ：

void serve_static(int fd, char *filename, int filesize, unsigned methods);
void serve_dynamic(int fd, char *filename, char *cgiargs, unsigned methods);

在其中返回消息体之前加上这样一条语句：

/* HEAD method doesn't need to send response body to client */
if (methods == 1)
    return;

Telnet测试效果：

frank@under:~/tmp$ telnet localhost 15213
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
HEAD / HTTP/1.0

HTTP/1.0 200 OK
Server: Tiny Web Server
Connection: close
Content-length: 241
Content-type: text/html

Connection closed by foreign host.
frank@under:~/tmp$ 

11.12

如果我们用POST方法传递参数的话，URI中将不含参数，而是在消息体中传递参数，例如：

index.html（将method改为POST）:

<form action="cgi-bin/a.out"  method="POST">
First Number:<br>
<input type="text" name="FirstNumber" value="">
<br><br>
Second Number:<br>
<input type="text" name="SecondNumber" value="">
<br><br>
<input type="submit" value="Submit">
</form>

抓包request如下：

POST /cgi-bin/a.out HTTP/1.1
Host: localhost:15213
Connection: keep-alive
Content-Length: 32
Cache-Control: max-age=0
Origin: http://localhost:15213
Upgrade-Insecure-Requests: 1
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; Linux x86_64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/64.0.3282.119 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8
DNT: 1
Referer: http://localhost:15213/
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en-US;q=0.8,en;q=0.7

FirstNumber=123&SecondNumber=321

可以看到FirstNumber=123&SecondNumber=321放在了消息体内传递。

为了将FirstNumber=123&SecondNumber=321存入cgiargs ，我们需要在read_requesthdrs中判断是否是POST然后将请求中最后的消息体存入cgiargs。

首先，在doit中增加一个POST的method判断：

if (strcasecmp(method, "GET") == 0)
    {
        methods = 0;
    }
    else if (strcasecmp(method, "HEAD") == 0)
    {
        methods = 1;
    }
    else if (strcasecmp(method, "POST") == 0)
    {
        methods = 2; /* POST */
    }
    else
    {
        clienterror(fd, method, "501", "Not Implemented",
                    "Tiny does not implement this method");
        return;
    }

然后为read_requesthdrs增加两个参数：

void read_requesthdrs(rio_t *rp, char *cgiargs, unsigned methods);

在其中更据是否是POST方法来读取消息体：

void read_requesthdrs(rio_t *rp, char *cgiargs, unsigned methods)
{
    char buf[MAXLINE];

    Rio_readlineb(rp, buf, MAXLINE);
    printf("%s", buf);
    while(strcmp(buf, "\r\n")) {
	Rio_readlineb(rp, buf, MAXLINE);
	printf("%s", buf);
    }
    fflush(stdout);

    if (methods == 2){  /* POST */
        Rio_readnb(rp, buf, rp->rio_cnt);
        strcpy(cgiargs, buf);
    }

    return;
}

这里要特别注意，消息体不是以\r\n作为结尾的，抓包如下：

可以看到最后不是以换行符作为结尾，所以我们这里不能像之前那样使用MAXLINE作为第三个参数调用Rio这样的函数（读取函数read无法判断是否已经到达了结尾，因为缓冲区很长，表现为一直等待输入，服务器无响应），而是应该根据rp->rio_cnt读取所缓冲器剩下的所有字符：

if (methods == 2){  /* POST */
    Rio_readnb(rp, buf, rp->rio_cnt);
    strcpy(cgiargs, buf);
}

同时我们要更改一下parse_uri函数，因为如果是POST方法的话，read_requesthdrs就已经更新了cgiargs了，所有需要在parse_uri对方法做一个判断（也要增加一个method参数），如果是GET方法的话才对cgiargs进行更新：

int parse_uri(char *uri, char *filename, char *cgiargs, unsigned methods)
{
    char *ptr;

    if (!strstr(uri, "cgi-bin")) {  /* Static content */
	strcpy(cgiargs, "");
	strcpy(filename, ".");
	strcat(filename, uri);
	if (uri[strlen(uri)-1] == '/')
	    strcat(filename, "index.html");
	return 1;
    }
    else {  /* Dynamic content */
	if (methods == 0){  /* GET */
        ptr = index(uri, '?');
        if (ptr) {
	        strcpy(cgiargs, ptr+1);
	        *ptr = '\0';
	    }
	    else
	        strcpy(cgiargs, "");
    }

    strcpy(filename, ".");
	strcat(filename, uri);
	return 0;
    }
}

最终效果：

关于传递方法详细的介绍可以参考：Sending form data

11.13

这里我们直接忽略EPIPE信号（在主函数中安装）：

if (Signal(SIGPIPE, SIG_IGN) == SIG_ERR)
{
    unix_error("mask signal pipe error");
}

然后更换以前使用的Rio_writen ，使之能够处理EPIPE：

void Rio_writen(int fd, void *usrbuf, size_t n)
{
    if (rio_writen(fd, usrbuf, n) != n)
    {
      unix_error("Rio_writen error");
      if（errno == EPIPE)
      {
        unix_error("EPIPE error\nConnection ended");
      }
    }
}

最后要注意cgi程序运行的时候也可能遇到EPIPE信号，我们要交给它自己处理：

if (Fork() == 0)
{ /* Child */
  /* Real server would set all CGI vars here */
	setenv("QUERY_STRING", cgiargs, 1);
	Dup2(fd, STDOUT_FILENO);         /* Redirect stdout to client */
    if (Signal(SIGPIPE, SIG_DFL) == SIG_ERR)
	{
    	unix_error("mask signal pipe error");
	}
	Execve(filename, emptylist, environ); /* Run CGI program */
}