关于 httpd 的理解和实践
关于 httpd 的理解和实践
之前在网上看到有人推荐新手值得学习的C语言开源项目，其中有提到 httpd，是一个超简单的 http服务器。
自己看了几遍，代码不多，就500来行，主要目的是了解一下HTTP协议以及服务器如何处理HTTP请求，下面就自己在阅读过程中遇到一些问题，整理出来形成此文。CSDN上早有大神贴出了自己的阅读心得：TinyHTTPd–超轻量型Http Server源码分析 还有 【源码剖析】tinyhttpd —— C 语言实现最简单的 HTTP 服务器 ，写的都很详细，大家感兴趣的可以去看看一看。
首先编译运行，看一下效果：
注意两点：
（1）如果直接执行 make 的话，你会遇到这个错误：cannot find -lsocket。原因是在 Linux系统中没有这个库文件，但是这个库在 linux 中有被实现，位于 libc 中，编译时被默认包含，所以可以直接在 Makefile 中去掉 -lsocket。
（2）在 htdocs 文件下，有 cgi 的程序和 html 代码，cgi 是用 perl 写的，对于POST请求，服务器会调用cgi程序进行响应，但文件中声明的 perl 执行程序位置与实际的操作系统有关，很可能与你电脑上的不一致，我这里 perl 脚本位于 /usr/local/bin 中（用 which perl 可以查看对应的路径），所以把 cgi 文件中的第一行改为：
#!/usr/local/bin/perl -Tw使用Charles观察http报文（使用firebug时发现表单参数与请求头是分开显示的，看不到完整的HTTP原始报文）
（1）在浏览器中输入 “localhost:49418”（注意此处的端口是随机分配的，需根据服务器端打印出的实际端口号进行设置），访问该地址，查看 http请求报文如下：
GET / HTTP/1.1
Host: 192.168.1.101:49418
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; rv:51.0) Gecko/20100101 Firefox/51.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en-US;q=0.5,en;q=0.3
Accept-Encoding: gzip, deflate
Connection: keep-alive
Upgrade-Insecure-Requests: 1
（2）在表单中填入 green，点击”提交查询“，查看对应的HTTP请求报文如下：
POST /color.cgi HTTP/1.1
Host: localhost:49418
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10.11; rv:52.0) Gecko/20100101 Firefox/52.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en-US;q=0.5,en;q=0.3
Accept-Encoding: gzip, deflate
Referer: http://localhost:49418/
Connection: keep-alive
Upgrade-Insecure-Requests: 1
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 11
color=green
注意表单参数在最后面的报文实体部分，也就是“color=green”。
关于用perl编写的cgi脚本程序，可以参考此连接 Perl CGI编程
其中有关于环境变量的描述，正好可以对应httpd.c中设置的环境变量 QUERY_STRING 和 CONTENT_LENGTH 。
| 变量名 | 描述 |
|---|---|
QUERY_STRING |
如果服务器与CGI程序信息的传递方式是GET，这个环境变量的值即使所传递的信息。这个信息经跟在CGI程序名的后面，两者中间用一个问号’?’分隔。 |
CONTENT_LENGTH |
如果服务器与CGI程序信息的传递方式是POST，这个环境变量即是从标准输入STDIN中可以读到的有效数据的字节数。这个环境变量在读取所输入的数据时必须使用。 |
对应于GET和POST方法，设置不同的环境变量，代码如下：
if (strcasecmp(method, "GET") == 0) {
/*设置 query_string 的环境变量*/
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(path, path, NULL);
exit(0);对于execl函数，其原型为 int execl(const char *pathname, const char *arg0, .../* (char *)0 */);
简单说明一下参数：
第一个参数是文件路径（pathname），这里要着重说一下后面的参数，对execl\execlp\execle三个函数表示命令行参数的一般方法是： char *arg0, char *arg1, ..., char *argn, (char *)0
也就是说execl函数从第二个参数(arg0)开始，正好对应于命令行参数argv[0]，而命令行参数arg[0]是该命令对应的字符串，并且ISO C要求argv[argc]是一个空指针，所以execl的第一个参数是文件路径（pathname），第二个参数一般就是命令本身对应的字符串，并且最后一个参数要以 (char *)0 结尾。
在APUE中的7.4节又提到，当执行一个程序时，调用exec的进程可将命令行参数传递给该新程序，进程自愿终止的唯一方法是显示或隐士地（通过调用exit）调用_exit或_Exit。（进程也可以非自愿地由一个信号使其终止）
main函数的原型是：int main(int argc, char *argv[]); 其中argc是命令行参数的数目， argv是指向参数的各个指针所构成的数组。在内核执行C程序时，先调用一个特殊的启动例程，该启动例程会从内核取得命令行参数和环境变量值，然后再执行一个exec函数。可执行程序文件将此启动例程指定为程序的起始地址（由C编译器调用，设置可执行文件的起始地址为启动例程）。
对于管道，经常看到的操作是将管道的文件描述符重定位到标准输入\输出上，例如: dup2(fd[0], STDIN_FILENO);，将管道的读端重定位成标准输入。
if (pid == 0) /* child: CGI script */
{
char meth_env[255];
... ...
dup2(cgi_output[1], 1); //标准输出重定向到output管道的写入端 stdout:1
dup2(cgi_input[0], 0); //标准输入重定向到input管道的读取端 stdin:0
... ...
/* 调用exec函数，执行CGI脚本，通过dup2重定向，CGI的标准输出内容进入子进程管道output[1]的输入端 (在父进程中会读取管道output[0],然后将此内容发送给浏览器) */
execl(path, path, NULL);
exit(0); //子进程退出
} else { /* parent */
close(cgi_output[1]); //关闭管道的一端，这样可以建立父子进程间的管道通信
close(cgi_input[0]);
if (strcasecmp(method, "POST") == 0)
for (i = 0; i < content_length; i++) {
/* 接收 POST 过来的报文实体 (表单参数在 "报文实体" 中) */
recv(client, &c, 1, 0); //从客户端接收单个字符
/* 将报文实体内容写入input[1]，由于在子进程中input[0]被重定向到了标准输入，此处写入的内容
会被CGI程序通过标准输入（input[0]）读取到 */
write(cgi_input[1], &c, 1);
}
/* 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 */
while (read(cgi_output[0], &c, 1) > 0)
send(client, &c, 1, 0); //将cgi执行结果发送给客户端，即send到浏览器
close(cgi_output[0]); //关闭剩下的管道端
close(cgi_input[1]);
waitpid(pid, &status, 0); //等待子进程终止
}CGI请求处理部分使用了管道来做进程间通信，下面梳理一下这个处理流程。对于管道操作不熟悉的同学，可以去参考一下APUE(2e)中程序清单15-1和15-2，其中有提到一种管道的常用方法：将管道描述符复制为标准输入和标准输出，在此之后通常子进程执行另一个程序(exec)，该程序从标准输入中读数据（读管道）或向标准输出中写入数据（写管道）。