项目--基于http协议的小型web服务器

在我们对网络的学习过程中，会接触到网络编程，我们在网络中可以深刻认识到服务器与客户端的交互，当我们输入网址时背后发生的一系列后端操作，为了加深我们对网络部分的学习，我们找到了一个开源项目TinyWebServer来进行我们的学习，将其用C++部分重新实现，来巩固我们的Linux操作，socket网络编程与http协议的学习 Tinyhttp源码分析

项目名称

基于http协议的小型web服务器

实现了一个小型的web服务器，实现用户的基本网页请求，包括动态网页与静态网页的返回

实现环境

Linux centos 3.10、gcc 4.8.5 

技术特点

• 网络编程（http协议，TCP/IP协议，socket流式套接字）
• 多线程技术（线程池）
• CGI技术

功能描述

我们所做的是一个通过http协议限制的tcp通信socket套接字编程来满足服务器与客户端交互的一个程序

我们通过加装http协议使其发送的数据都是http封装的报文，有了http协议我们就可以完成对浏览器请求的解析，并依据请求给出回应，而为了让我们的服务器程序能适应多种编程环境，我们引入了一个cgi模块，得以实现cgi程序与web服务器之间的通信

因为有了cgi技术，我们可以在网页上实现一个简易的计算器程序，当我们用户在页面上进行计算请求时，服务端启用这个计算器程序进行计算，并将结果返回给用户，这就实现了用户与服务器之间的交互，而又因为在我们实际场景中服务器是可能被多个线程同时访问的，所以我们又通过一个线程池来对其池化处理，有效地解决了这个问题

涉及知识 

http协议基本内容

 http报文request部分

 http报文response部分

 http状态码及其含义

响应状态码有三位数字组成，第一个数字定义了响应的类别，且有五种可能取值

1xx：指示信息–表示请求已接收，继续处理 

2xx：成功–表示请求已被成功接收、理解、接受   eg：200 OK //客户端请求成功

3xx：重定向–要完成请求必须进行更进一步的操作

4xx：客户端错误–请求有语法错误或请求无法实现

eg：400 Bad Request //客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解 ；401 Unauthorized //请求未经授权，这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用 ；403 Forbidden //服务器收到请求，但是拒绝提供服务 ；404 Not Found //请求资源不存在，eg：输入了错误的URL

5xx：服务器端错误–服务器未能实现合法的请求 

eg：500 Internal Server Error //服务器发生不可预期的错误 ；503 Server Unavailable //服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常

http协议的特点

客户 / 服务器模式 (B/S,C/S)

简单快速 ,HTTP 服务器的程序规模小 , 因而通信速度很快。

灵活 ,HTTP 允许传输任意类型的数据对象 , 正在传输的类型由 Content-Type 加以标记。

无连接 , 每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。(http/1.0 具有的功能， http/1.1 兼容 )

无状态

CGI技术

CGI(Common Gateway Interface) 是WWW技术中最重要的技术之一，有着不可替代的重要地位。CGI是外部应用程序（CGI程序）与WEB服务器之间的接口标准，是在CGI程序和Web服务器之间传递信息的过程。其实，要真正理解CGI并不简单，首先我们从现象入手 浏览器除了从服务器下获得资源（网页，图片，文字等），有时候还有能上传一些东西（提交表单，注册用户之类的），看看我们目前的http只能进行获得资源，并不能够进行上传资源，所以目前http并不具有交互式。为了让我 们的网站能够实现交互式，我们需要使用CGI完成，时刻记着，我们目前是要写一个http，所以，CGI的所有交互细节，都需要我们来完成。

我们用一张图来说明我们的http cgi

线程池

线程池技术在我们另一个项目已经详细介绍过了，在此项目中我们先一次性创建多个线程，避免了来时再创建的开销，我们使用线程池来对对其进行处理，构建相应返回，并将线程池设置为单例模式，只有一个线程池对象

具体实现

Log.hpp模块

此模块用以实现日志的打印，设立4种级别日志以及枚举4种错误方式，分别对我们可能出现的套接字创建，绑定，监听以及命令行参数出现的错误进行标识

具体实现：

#pragma once 
#include
#include
#include

#define Notice  1
#define Warning 2
#define Error   3
#define Fatal   4 

//使用枚举的方式在项目中比数字更加直观
enum ERR
{
	SocketErr = 1,//套接字错误
	BindErr,//绑定错误
	ListenErr,//监听错误
	ArgErr//命令行参数错误
};
//传入错误级别以及文件
#define LOG(level,message) \
  Log(#level,message,__FILE__,__LINE__)//#传入宏参（单#转化为字符串）,FILE获取文件名（预定义符号），LINE获取行号

//日志：[日志级别][message][时间戳][filename][line]
void Log(std::string level, std::string message, std::string filename, size_t line)//
{
	struct timeval curr;//创建时间结构体用于获取时间戳
	gettimeofday(&curr, nullptr);//获取时间戳
	std::cout << "[" << level << "]" << "[" << message << "]" << "[" << curr.tv_sec << "]" << "[" << filename << "]" << "[" << line << "]" << std::endl;
}

Sock.hpp模块

此模块用以实现对网络接口的处理

Sock()：套接字的创建

bind()：绑定端口与ip

listen()：设置监听位accept做准备

accept()：链接

Getline()：按行读取报文接口，这个接口主要用于下面分隔http协议的request与

#pragma once
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include"Log.hpp"
#define BACKLOG 5

class Sock
{
public:
	static int Socket()
	{
		int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//创建网络相关的资源与文件，(设置ipv4协议，tcp面向字节流，默认0)
		//原先我们都是直接把错误打印出来，但现在改为日志的形式
		if (sock < 0){
			LOG(Fatal, "socket create error");//日志输出
			exit(SocketErr);
		}
		return sock;//返回网络创建的文件描述符
	}

	static void Bind(int sock, int port)//绑定端口号与ip
	{
		struct sockaddr_in local;//提出addr结构体
		bzero(&local, sizeof(local));

		local.sin_family = AF_INET;//设置结构体位ipv4
		local.sin_port = htons(port);//端口号，字节序转网络字节序
		local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//绑定0用以接收服务器所有ip收到的地址
		if (bind(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0){//进行绑定
			LOG(Fatal, "socket bind error");
			exit(BindErr);
		}
	}


	static void Listen(int sock)//设置监听，准备accept
	{
		if (listen(sock, BACKLOG) < 0){//监听失败，打印日志
			LOG(Fatal, "socket listen error");
			exit(ListenErr);
		}
	}

	static void SetSockOpt(int sock)//设置端口被释放后立即就可以使用
	{
		int opt = 1;
		setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));//设置层级管理权限，套接字，支持层次，设置选项（允许套接口与一个已在使用的地址捆绑），存放选项值的缓冲区，缓冲区长度
	}

	static int Accept(int sock)//阻塞等到客户端连接，接受链接
	{
		struct sockaddr_in peer;//设置请求链接的结构体
		socklen_t len = sizeof(peer);//计算大小
		int s = accept(sock, (struct sockaddr*)&peer, &len);//连接套接字，请求链接的ip与端口号，addr大小
		//别人连接我的信息都放在了peer里面，可以都写到日志里面
		if (s < 0){
			LOG(Warning, "accept error");
			//再次申明一次，这里就相当于我们去引流，如果没有引到，会接着去引，所以说即使错误了也不要紧，不能直接exit
		}
		return s;//不断链接，直到链接到
	}

	//作用：整体读取一行内容
	static void GetLine(int sock, std::string& line)
	{
		//换行符是没有硬性规定的，有些平台下有可能是\r \n  \r\n 这三种都有可能是换行符标志
		//最好的方式是按字符读取
		char c = 'X';
		while (c != '\n'){
			ssize_t s = recv(sock, &c, 1, 0);//接收数据赋给s，数据端套接字，数据缓存区，缓存区大小，连接方式默认0
			if (s > 0){
				//可以考虑在往后读一个，判断一下是否下一个是\n，如果是那还好，如果不是就读上来一个正常字符，此时你再把这个字符需要放回内核缓冲区是很难做到的
				//所以这里需要重新的认识一个这个recv函数的扩展MSG_PEEK（数据的窥探功能）就是只看一下，但是并不从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区
				if (c == '\r'){
					ssize_t ss = recv(sock, &c, 1, MSG_PEEK);
					if (ss > 0 && c == '\n'){
						//说明我们的换行符是\r\n
						recv(sock, &c, 1, 0);//因为窥探并没有把数据读走
					}
					else{
						// \r
						c = '\n';
					}
				}
				//1.读取到的内容是常规字符
				//2.\n
				//此时将\r \r\n -> 为了\n
				//因为这个读上来的\n在显示的时候会造成不美观
				if (c != '\n'){
					line.push_back(c);
				}
			}
		}
	}

};

HttpServer.hpp模块

该模块负责将服务器启动起来，是web服务器的起点

InitServer()：初始化网络服务器，建立网络连接

Start()：开启服务，接收客户端请求

GetInstance()：加锁饿汉模式保证线程安全

#pragma once

#include 
#include "Sock.hpp"
#include "Protocol.hpp"
#include "ThreadPool.hpp"

#define PORT 8081//端口号8081

class HttpServer{
private:
	int port;//端口号
	int lsock;//ip
	ThreadPool *tp;//线程对象
	static HttpServer *http_svr;//创建一个http服务
	static pthread_mutex_t lock;//锁

	//HttpServer()
	//{}
public:
	HttpServer(int _p = PORT)
		:port(_p), lsock(-1), tp(nullptr)
	{}

	static HttpServer *GetInstance(int sk)//设置饿汉单例，需要使用时进行加锁实例化
	{
		if (nullptr == http_svr){
			pthread_mutex_lock(&lock);
			if (nullptr == http_svr){
				http_svr = new HttpServer(sk);//实例化
			}
			pthread_mutex_unlock(&lock);
		}
		return http_svr;
	}

	void InitServer()//初始化网络服务
	{
		signal(SIGPIPE, SIG_IGN);//屏蔽SIGPIPE信号，该信号会默认结束进程，告诉客户端不进行关闭
		//建立网络一系列操作
		lsock = Sock::Socket();
		Sock::SetSockOpt(lsock);
		Sock::Bind(lsock, port);
		Sock::Listen(lsock);

		tp = new ThreadPool();//将该网络服务分配给一个线程
		tp->InitThreadPool();
	}

	void Start()//开启服务
	{
		for (;;){
			int sock = Sock::Accept(lsock);//链接客户端
			if (sock < 0){//无连接跳过
				continue;
			}
			LOG(Notice, "get a new link ...");
			Task *tk = new Task(sock);//分配线程池处理
			tp->PushTask(tk);
			//多线程方案
			//在堆上申请空间，保存sock。
			//直接传入sock地址，当来了其它连接，会修改sock值
			//int *sockp = new int(sock);
			//处理协议后需要通过套接字接送数据和发送数据，所以用套接字做参数
			//pthread_t tid;
			//pthread_create(&tid, nullptr, Entry::handlerhttp, (void *)sockp);
			//线程分离，自动回收，避免等待
			//pthread_detach(tid);
		}
	}

	~HttpServer()//析构服务器
	{
		if (lsock >= 0){//关闭客户端
			close(lsock);
		}
	}
};

HttpServer *HttpServer::http_svr = nullptr;//初始化服务器
pthread_mutex_t HttpServer::lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//锁静态初始化

Util.hpp工具类

该模块主要是封装一些通用API，为其它模块提供服务

StringParse()：分割请求行

MakeStringToKV()：分割报头

StringToInt()：字符串转整型，其实也相当于stii()

#pragma once
#include"Sock.hpp"
#include"Log.hpp"
//打过来的请求都是一行一行的，为了方便分析，我也想要以行的方式读取上来
//需要按行读取的功能


class Util
{
public:
	//字符串拆分，也就是1变多
	static void StringParse(std::string& request_line, std::string& method, std::string& uri, std::string& version)//将我们的一行请求行数据拆分成请求方法，url以及协议版本
	{
		//这是最简单的方法来进行字符串解析
		std::stringstream ss(request_line);
		ss >> method >> uri >> version;
	}

	//容器内的东西是坚决不能修改的，所以最好传参的时候不要传引用
	static void MakeStringToKV(std::string line, std::string& k, std::string& v)//此方法处理的是请求报头，将请求报头的每一行都以kv的形式分隔存储k：报头；v：内容
	{
		std::size_t pos = line.find(": ");//pos的指针应该在冒号的位置
		if (pos != std::string::npos){
			//做一下判断，确定找到了
			//第一个参数是：从哪里开始，第二个参数是长度
			k = line.substr(0, pos);
			v = line.substr(pos + 2);
		}
	}


	static ssize_t StringToInt(const std::string& v)//字符串转整型
	{
		// return stoi(v);
		//stringstream 也可以转换成整数

		std::stringstream ss(v);
		ssize_t i = 0;
		ss >> i;
		return i;
	}
};

ThreadPool.hpp模块

该模块就是搭建了一个线程池，将我们并发的多个网络请求分配到线程池中的各个线程中去，也是一个经典的生产者消费者模型

#pragma once 
#include
#include
#include
#include"Protocol.hpp"
typedef void(*handler_t)(int);

class Task//任务队列
{
private:
	int sock;//套接字
	handler_t handler;

public:
	Task(int sk) :sock(sk), handler(Entry::HandlerHttp)//传入套接字与报头
	{}

	void Run()
	{
		handler(sock);
	}
	~Task()
	{}
};

class ThreadPool
{
private:
	std::queue q;//任务队列
	int num;//线程数
	pthread_mutex_t lock;//互斥锁
	pthread_cond_t cond;//条件变量
public:
	void LockQueue()//加锁
	{
		pthread_mutex_lock(&lock);
	}

	void UnlockQueue()//解锁
	{
		pthread_mutex_unlock(&lock);
	}

	bool IsEmpty()//判空
	{
		return q.size() == 0;
	}

	void ThreadWait()//线程等待
	{
		pthread_cond_wait(&cond, &lock);//在cond变量下等，并释放锁
	}

	void ThreadWakeup()//唤醒所有等的线程
	{
		pthread_cond_signal(&cond);
	}

public:
	ThreadPool(int n = 8) :num(n)//初始化8个线程
	{}

	static void *Routine(void *args)
	{
		//static是静态成员函数，不能够去访问非静态的成员函数，但是我现在要使用你ThreadPool里面queue，可以通过对象的方式来
		ThreadPool *this_p = (ThreadPool*)args;//拿到线程池
		this_p->LockQueue();
		while (this_p->IsEmpty()){//检测是否有任务
			this_p->ThreadWait();
		}
		Task *tk = this_p->PopTask();//分配线程
		this_p->UnlockQueue();

		tk->Run();//让该线程处理请求
		delete tk;
	}

	void InitThreadPool()
	{
		pthread_mutex_init(&lock, nullptr);
		pthread_cond_init(&cond, nullptr);
		pthread_t tid[num];
		for (int i = 0; i < num; i++){//创建数量为num的线程
			pthread_create(tid + i, nullptr, Routine, this);
			pthread_detach(tid[i]);//县城分离
		}
	}

	void PushTask(Task *tk)//将任务入队
	{
		LockQueue();
		q.push(tk);
		UnlockQueue();
		ThreadWakeup();
	}

	Task* PopTask()
	{
		Task *tk = q.front();
		q.pop();
		return tk;
	}



	~ThreadPool()
	{
		pthread_mutex_destroy(&lock);
		pthread_cond_destroy(&cond);
	}
};

Protocol.hpp

这是我们最重要的一个模块，主要负责协议的处理部分，包括获取请求，制作响应，发送响应而等

篇幅较长，我们再将其细分

首先是通用模块，这里解决了响应种类的问题以及提取文件类别的问题

#pragma once
#include"Sock.hpp"
#include"Log.hpp"
#include"Util.hpp"

//对于一个服务器来说，应该是从webroot下去拿资源
#define WEBROOT "webroot"

#define HOMEPAGE "index.html"

#define VERSION "HTTP/1.0"//为了兼容性考虑我们使用http/1.0

//不想要被外面人访问到，因为这个函数只和本文件强相关
static std::string CodeToDesc(int code)
{
	std::string desc;
	//写成这种形式是代码的维护性将极高，如果来了新的错误，直接加一个case即可
	switch (code){
	case 200:
		desc = "OK";
		break;
	case 404:
		desc = "Not Found";
		break;
	case 401:
		desc = "Unauthorized";
		break;
	case 403:
		desc = "Forbidden";
		break;
	case 400:
		desc = "Bad Request";
		break;
	case 500:
		desc = "Internal Server Error";
		break;
	case 503:
		desc = "Server Unavailable";
		break;
	default:
		break;
	}
	return desc;
}

static std::string SuffixToDesc(const std::string& suffix)//传入文件结尾，返回相应的文件类别
{
	if (suffix == ".html" || suffix == ".htm"){
		return "text/html";
	}
	else if (suffix == ".js"){
		return "application/x-javascript";
	}
	else if (suffix == ".css"){
		return "text/css";
	}
	else if (suffix == ".jpg"){
		return "image/jpeg";
	}
	else{
		return "text/html";
	}
}

class HttpRequest类

该类主要是为了处理接收的请求文本，我们再来回顾一下http协议的格式内容，存在请求行，请求报头，以及空行后的请求正文 

以及我们的url详细解析

 该类中详细处理了收到的http协议request部分，包括请求行拆分解析为请求方法，并做相应的处理，url，将url详细拆分，以及版本号

//用来专门分析过来的Request
//请求行、请求报头、空行、正文
class HttpRequest//处理接收的请求文本
{
private:
	std::string request_line;//请求行
	std::vector request_header;//请求报头
	std::string blank;//空行
	std::string request_body;//正文
private:
	std::string method;//请求方法
	std::string uri;//url
	std::string version;//协议版本

	//这两个是通过分析uri来拿到Path和参数
	std::string path;
	std::string query_string;

	std::unordered_map header_kv;//对应报头的kv结构

	ssize_t content_length; //为了区分开给三个默认为-1表示不存在 0表示没有  >0表示有正文

	bool cgi;//是否开启cgi模式的标志位

	ssize_t file_size; //供后续使用的，不然会显得代码很冗余再调用一次stat

	std::string suffix;//提取文件后缀
public:
	HttpRequest() :blank("\n"), content_length(-1), path(WEBROOT), cgi(false), suffix("text/html")//默认不开启cgi，为get方法，默认文件为html格式，初始化请求request
	{}

	void SetRequest(std::string& line)//设置空行
	{
		request_line = line;
	}

	//解析请求行
	//也就是把request_line打散成为三个字符串分别为method uri version 
	//所以此时就需要一个这个功能，可以写在Util这个工具类里面
	void RequestLineParse()
	{
		Util::StringParse(request_line, method, uri, version);//调用之前的字符串分割函数，将请求行分为三部分
		//LOG(Notice,request_line);
		//LOG(Notice,method);
		//LOG(Notice,uri);
		//LOG(Notice,version);
	}

	void InsertHeaderLine(const std::string& line)//插入请求行
	{
		request_header.push_back(line);
		LOG(Notice, "line");
	}

	void RequestHeaderParse()//拆分报头
	{
		//我们更想用一个Key值直接找到它的Value值，所以可以对一行报头拆分搞个map
		//说简单点就是：把vector遍历一遍，然后把里面的每个字符串拆分成KV
		for (auto& e : request_header){
			//再把每个字符串拆成map的KV结构
			std::string k, v;
			Util::MakeStringToKV(e, k, v);//将e分为kv两部分，分别为类别以及对应的参数
			LOG(Notice, k);
			LOG(Notice, v);
			if (k == "Content-Length"){
				content_length = Util::StringToInt(v);//设置content_length字段，设置为正文字符数
			}
			header_kv.insert({ k, v });//插入报头
		}
	}

	//1.请求方法必须得是post
	//2.Content-length必须不是0
	bool IsNeedRecvBody()//处理post方法
	{
		//Post PoSt  POST 所以还需要做字母大小写同一
		//这里就是用了一个C语言的接口strcasecmp()可以忽略大小写问题比较字符串
		if (strcasecmp(method.c_str(), "POST") == 0 && content_length > 0){//解析请求方法，若为post则开启cgi进行参数传递，从客户端发送给服务器
			cgi = true;
			return true;
		}
		return false;
	}

	ssize_t GetContentLength()//获取正文长度
	{
		return content_length;
	}

	void SetRequestBody(const std::string& body)//设置请求正文
	{
		request_body = body;
	}

	bool IsMethodLegal()//判断请求方法是否合法
	{
		if (strcasecmp(method.c_str(), "POST") == 0 || strcasecmp(method.c_str(), "GET") == 0){
			return true;
		}
		return false;
	}

	bool IsGet()//判断方法是否为get
	{
		return strcasecmp(method.c_str(), "GET") == 0 ? true : false;
	}

	bool IsPost()//判断是否为post方法
	{
		return strcasecmp(method.c_str(), "POST") == 0 ? true : false;
	}

	void UriParse()//解析url
	{
		std::size_t pos = uri.find('?');//get方法中参数在？后，寻找？分隔符，参数和路径的分隔符是"?"，
		//这个"?"是唯一的，如果查询"?"会被urlencode转化。如果不存在"?"说明没有参数。存在"?"在url中找到"?"前面为路径，后面为参数
		if (pos == std::string::npos){
			//说明没有找到'?',直接加上后面字符
			path += uri;
		}
		else{
			//说明找到了'?'
			path += uri.substr(0, pos);//分割url，前面为路径
			query_string = uri.substr(pos + 1);//后面为请求方法
			cgi = true;//需要cgi处理
		}
	}

	void SetUriEqPath()//设置绝对路径
	{
		path += uri;
	}

	std::string GetPath()//获取路径
	{
		return path;
	}

	void IsAddHomePage()//添加文件路径
	{
		if (path[path.size() - 1] == '/'){
			path += HOMEPAGE;
		}
	}

	std::string SetPath(std::string _path)
	{
		return path = _path;
	}

	void SetCgi()
	{
		cgi = true;
	}

	bool IsCgi()
	{
		return cgi;
	}

	void SetFileSize(ssize_t s)//设置文件大小
	{
		file_size = s;
	}

	ssize_t GetFileSize()//获取文件大小
	{
		return file_size;
	}

	std::string GetQueryString()//获取url中的参数
	{
		return query_string;
	}

	std::string GetBody()//获取请求正文
	{
		return request_body;
	}

	std::string GetMethod()//获取方法
	{
		return method;
	}

	std::string MakeSuffix()//获取文件类别
	{
		std::string suffix;
		size_t pos = path.rfind(".");//找到.后的部分进行判断
		if (std::string::npos != pos){
			suffix = path.substr(pos);
		}
		return suffix;
	}
	~HttpRequest()
	{}
};

class HttpResponce类

该类相对于请求request就简单多了，只是分拆我们的响应报文

//用来专门分析过来的Response
//状态行、响应报头、空行、响应正文
//可以理解为定义了一套标准
class HttpResponse
{
private:
	std::string status_line;//响应行
	std::vector response_header;//响应报头
	std::string blank;
	std::string response_body;//相应正文

public:
	HttpResponse() :blank("\r\n")//初始化为空行
	{}

	//版本号 状态码 状态码描述
	void SetStatusLine(const std::string& line)//设置响应行
	{
		status_line = line;
	}

	std::string GetStatusLine()//提取响应行
	{
		return status_line;
	}


	const std::vector& GetRspHeader()//设置响应报头
	{
		response_header.push_back("\n");
		return response_header;
	}

	void AddHeader(const std::string& ct)//添加报头
	{
		response_header.push_back(ct);
	}

	~HttpResponse()
	{}
};

接下来就是我们的的处理模块，将sock获取的请求与响应分别进行解析，制作响应报头返回，而后在构建响应正文的时候分为，不使用cgi技术处理GET无参，POST无参，普通网页文件直接发送的情况，使用CGI技术处理POST有参的情况，使用进程替换将数据与代码替换到cgi程序中，而后通过管道重定向到标准输入的方式，将POST的参数传递给进程，而GET方法请求方式与正文大小则直接通过环境变量传递，而后将处理结果以标准输出重定向到管道的方式传递给父进程，完成子进程的处理，最后将服务器守护进程化

//通过sock来获取过来的Request和Response,然后在交给对应的两个类里面的具体方法进行拆解分析
class EndPoint
{
private:
	int sock;
	HttpRequest  req;
	HttpResponse rsp;
private:
	void GetRequestLine()//获取请求行并进行分析
	{
		std::string line;
		Sock::GetLine(sock, line);
		//读上来的这一行我们要拿去给HttpRequest进行分析
		req.SetRequest(line);
		//设置进去了之后，最主要的是能够分析出来他所使用请求方法、URL、版本号
		req.RequestLineParse();
	}

	void SetResponseStatusLine(int code)//设置响应行
	{
		std::string status_line;
		status_line = VERSION;//首先加入版本
		status_line += " ";
		status_line += std::to_string(code);//加入上面公共方法的状态码
		status_line += " ";
		status_line += CodeToDesc(code);//通过状态码转换为所对应的描述
		status_line += "\r\n";//对于我们自己写的我们就设置为以\r\n为结束

		rsp.SetStatusLine(status_line);//设置进我们的响应报文中
	}
	void GetRequestHeader()//获取请求报头
	{
		//报头就是不断的循环读，一直读取到"\n"停止
		std::string line;
		do{//至少读一次为空
			line = "";
			Sock::GetLine(sock, line);
			req.InsertHeaderLine(line);
		} while (!line.empty());

		//上面是获得了报头，此时在对报头进行一下分析
		req.RequestHeaderParse();//设置进响应报文
	}

	void SetResponseHeaderLine()//获取响应报头
	{
		//图片、网页类型不同表示Content-type不同
		std::string suffix = req.MakeSuffix();
		std::string content_type = "Content-Type: ";
		content_type += SuffixToDesc(suffix);
		content_type += "\r\n";
		rsp.AddHeader(content_type);
	}

	void GetRequestBody()//获取请求正文
	{
		int len = req.GetContentLength();
		char c;
		std::string body;
		while (len != 0){//读上面length模块所显示的字符数
			ssize_t s = recv(sock, &c, 1, 0);
			body.push_back(c);
			len--;
		}
		req.SetRequestBody(body);//设置进请求报文中
	}
public:
	EndPoint(int _sock) :sock(_sock)
	{}

	void RecvRequest()
	{
		//整体思路：
		//获取完整http请求
		//分析http请求

		//读取并分析完了
		GetRequestLine();
		//读取报头
		GetRequestHeader();
		//好好分析Sock::GetLine你就会发现，在上面读取报头的时候，你已经把空行信息也读完了

		//读取正文（但是是否有正文呢？所以1.要看请求方法--Post  2.要看Content-length,但是这个参数是要经常判断是否大于0的，所以可以把它直接算出来content-length成员变量）
		if (req.IsNeedRecvBody())
		{
			//说明有正文,那就读
			GetRequestBody();//这个接口不但把正文都读取上来了，而且还设置进了我所定制的协议里面 
		}

		//已经读完了所有的请求
	}

	void MakeResponse()//制作响应报文
	{
		//开始分析
		//只想要处理GET和POST方法
		int code = 200;//当状态码为200时正常
		std::string path; //在goto 和 end之间最好不要定义变量,因为跳转的时候有可能会导致一些变量的定义丢失
		if (!req.IsMethodLegal()){
			//说明不是POST或者GET方法
			LOG(Warning, "method is not legal");
			code = 404;
			goto end;
		}
		//说明此时方法是没有问题的,那么就该看是POST还是GET方法了，得到方法就知道是通过正文传参还是uri进行传参了
		//其中url也分为两种一种是不带？(比如说请求首页)，一种是带问好的,也就是有参数的
		//不管咋分析uri，首先你得是GET方法
		if (req.IsGet()){
			req.UriParse();
		}
		else{
			//此时就是POST方法
			req.SetUriEqPath();
		}
		req.IsAddHomePage();//因为直接用ip+port访问服务器应该让他的默认路径为首页路径   
		// get && 没有参数 ->path 对应着你把资源从服务器上拿下来
		// 下面两种方式对应着你向服务器要资源，所以才需要参数
		// get && 有参数  ->path + query_string 
		// post 路径在uri中，参数在body中
		//所以此时就应该检测对应的path是否在系统内合法 /a/b/c
		//此时可以使用一个系统接口stat(),成功返回0，失败返回-1
		path = req.GetPath();
		LOG(Notice, path);
		struct stat st;
		if (stat(path.c_str(), &st) < 0){
			LOG(Warning, "html is not exist! 404");
			code = 404;
			goto end;
		}
		else{
			//说明文件路径合法
			//结尾没有带'/'但是最后一个是一个目录
			//但是此时有可能访问的是目录，也有可能是一个普通的html，对于webroot下的任何目录都有一个index.html
			if (S_ISDIR(st.st_mode)){
				//这里应该在给他拼接index.html
				path += "/";
				req.SetPath(path);
				req.IsAddHomePage();
			}
			else{
				//这里又分为了2种可能，可能请求的是一个可执行程序(二进制)或者html,
				//如果是可执行程序是由权限属性的
				if ((st.st_mode & S_IXUSR) || \
					(st.st_mode & S_IXGRP) || \
					(st.st_mode & S_IXOTH)){
					//CGI(就是让服务器帮你把程序跑完，然后给你返回结果的技术)
					req.SetCgi();
				}
				else{
					//这里说明是一个正常的网页请求      
				}
			}
			if (!req.IsCgi()){
				req.SetFileSize(st.st_size);//设置对应的文件大小
			}
		}

	end:
		//制作response
		//设置状态行
		SetResponseStatusLine(code);
		SetResponseHeaderLine();
		//设置响应报头
		//SetResponseHeader();
	}

	//要做的基本工作就是打开文件，再把文件里面的内容通过sock发回去
	void ExecNonCgi(const std::string& path)//不使用cgi的方法
	{
		ssize_t s = req.GetFileSize();
		int fd = open(path.c_str(), O_RDONLY);
		if (fd < 0){
			LOG(Error, "path is not exists bug!!!");
			return;
		}
		//ssize_t sendfile(int out_fd,int in_fd, off_t *offset,size_t count);
		//在这里面in_fd should be file descriptor opend for reading 
		//out_fd                                            writing 
		//offset 偏移量 count
		//这也是系统调用接口
		sendfile(sock, fd, nullptr, s);
		close(fd);
	}

	void ExecCgi()//使用cgi方法
	{
		//这里想要使GET的CGI处理和POST的CGI处理方式有所不同
		//std::string arg;
		//if(req.IsGet()){
		//把参数拿上来
		//arg = req.GetQueryString();
		//}
		//else{
		//arg = req.GetBody();
		//}
		//如果是cgi模式就是想要让服务器去创建一个子进程，然后子进程去处理参数，然后把结果在交给父进程，父进程在返回
		std::string  content_length_env;
		std::string path = req.GetPath();
		std::string method = req.GetMethod();
		//可能回想为什么要这样做呢？难道全部都是用管道直接把数据都发过去不好吗？ 事实上这里也就是想要严格的遵守CGI的标准，对于url有参数的就是要环境变量传参
		//对于想POST方法的，可能body十分的长，所以选择使用管道来传
		std::string method_env = "METHOD=";
		method_env += method; //环境变量是全局变量，子进程也是可以获得到的

		std::string query_string;
		std::string query_string_env;

		std::string body;
		//进程间通信使用管道，但是管道是单向的，所以要出创建两个 1个是父进程给子进程数据  一个是子进程给父进程返回结果
		int pipe_in[2] = { 0 };
		int pipe_out[2] = { 0 };

		//站在被调用进程的角度
		//pipe[0]是读端 pipe[1]是写端
		pipe(pipe_in);
		pipe(pipe_out);

		putenv((char*)method_env.c_str());

		pid_t id = fork();
		if (id == 0){
			//子进程
			//但是此时数据是父进程拿着呢，但是要交给子进程去处理，所以这里还涉及到一个进程间通信的问题
			close(pipe_in[1]); //父进程来写数据进管道，子进程来读
			close(pipe_out[0]);//父进程来读结果，子进程来写

			dup2(pipe_in[0], 0);
			dup2(pipe_out[1], 1);
			//第一种是通过环境变量传参给子进程   GET ->  query_string 
			if (req.IsGet()){
				query_string = req.GetQueryString();
				query_string_env = "QUERY_STRING=";
				query_string_env += query_string;
				putenv((char*)query_string_env.c_str());
			}
			else if (req.IsPost()){
				content_length_env = "CONTENT-LENGTH=";
				content_length_env += std::to_string(req.GetContentLength());
				putenv((char*)content_length_env.c_str());
			}

			execl(path.c_str(), path.c_str(), nullptr); //你要执行的程序的路径和文件名
			exit(0);
		}
		//father
		close(pipe_in[0]);
		close(pipe_out[1]);
		char c = 'X';
		//第二种通过管道传参给子进程   POST -> body 
		if (req.IsPost()){//post方法
			body = req.GetBody();
			int size = body.size();
			int i = 0;
			for (; i< size; i++){
				write(pipe_in[1], &body[i], 1);//使用写端将请求报文的数据挨个写入父进程
			}
		}

		//让子进程去拿着参数去帮你执行完毕以后，对于父进程还需要拿到子进程返回回来的结果
		ssize_t s = 0;
		do{
			s = read(pipe_out[0], &c, 1);//父进程读取管道获取结过
			if (s > 0){
				send(sock, &c, 1, 0);
			}
		} while (s > 0);

		waitpid(id, nullptr, 0);//阻塞进程
	}

	void SendResponse()//发送响应报文
	{
		//先把状态行给发出去
		std::string line = rsp.GetStatusLine();
		send(sock, line.c_str(), line.size(), 0);
		//再把响应报头发出去
		for (auto& e : rsp.GetRspHeader()){
			send(sock, e.c_str(), e.size(), 0);
		}
		//发送空行，但是这个逻辑不好，其实可以把这个行上面的报头结合到一块,这样上面其实连我们的空行也已经发过去了

		//所以此时就剩下发送response_body
		//但是此时应该判断执行模式，有可能你只是想要一个普通的html,还有可能是给我传过参数

		//1. GET方法uri里面有参数
		//2.POST方法 有正文
		//3 分析出来的路径最终访问的是一个可执行程序都要使用cgi技术
		if (req.IsCgi()){
			//yes -> cgi 
			LOG(Notice, "use cgi model!");
			ExecCgi();
		}
		else{
			LOG(Notice, "use no cgi model!");
			//请求的就是一个普通的html
			std::string path = req.GetPath();
			ExecNonCgi(path);//以非cgi的形式运行
		}
	}

	//是基于短链接的，完成一次请求和响应就应该把链接进行关闭
	~EndPoint()
	{
		if (sock >= 0){
			close(sock);
		}
	}
};

class Entry
{
public:
	static void HandlerHttp(int sock)//将其设置为单例
	{
		//int sock = *(int*)arg;//就是把堆空间上的arg拷贝到了私有栈里面
		//delete (int*)arg;//再把堆空间保存的sock进行释放


#ifdef DEBUG//条件编译
		char request[10240];
		recv(sock, request, sizeof(request), 0);
		close(sock);
#else 
		EndPoint *ep = new EndPoint(sock);
		ep->RecvRequest();
		ep->MakeResponse(); //这里只研究两种方法：是GET和POST 对于其他的方法如果来了，直接构建response返回回去
		ep->SendResponse();

		delete ep;
#endif

	}
};

这就是我们这个小型web服务器的主要模块

我们再来梳理一下实现细节

项目主要包括

HttpServer.hpp：web服务器的起点
ThreadPool.hpp：多线程部分
Sock.hpp：关于网络套接字部分
Protocol.hpp：关于协议处理部分，获得请求，分析请求，制作响应，发送响应。
Util.hpp：与协议无关的处理，比如：字符串转整形
Log.hpp：日志

 套接字部分

可以从网络中获得请求。

建立套接字，设置端口复用(setsockopt)，绑定套接字(端口号和IP地址)，监听套接字(listen)，等待连接请求的到来

线程池部分

一次性创建多个线程，避免来一个请求再创建一个线程的开销。使用线程池中的线程来处理请求，构建响应返回，并且将线程池设成单例模式(懒汉模式)，只有一个线程池对象。

注意：线程处理的任务时一个个请求。

协议处理

获得请求并细分：

        根据HTTP协议请求包括四个部分请求行，请求报头，空行，请求正文。其中请求行包括请求方法，url，协议版本。请求报头是一些属性信息，以KV形式呈现。报头和正文以空行分隔。

        收到请求，需要将其拆分成4个部分，请求行，请求报头，空行，请求正文。每个部分还需要细分。由于协议是以行为单位，所以按行读取，由于不同客户端制作的协议行分隔符可能不同(\r，\n，\r\n)。所以按字符读取，我们获取后 统一以\n结尾。

        请求行：

                读取一行，将请求行细分为请求方法，url，协议版本。以空格分隔。

        请求报头：

                循环按行读取，读取到空行结束。保存在map中，方便查找。

        空行：

                在读取报头时可以一起读上来。

        请求正文：

                GET方法没有正文，不需要读取正文。

                POST方法，如果在报头中有一个属性Content_length表示正文字节数。如果大于0，需要读取正文，按字符读取，读取content_length个字符。

分析请求

主要处理GET和POST方法，其它方法直接构建响应返回，状态码为404。

        分析请求主要是获得请求资源的路径和参数。请求资源的路径在url中。注意：在web的目录中都会有一个text.html文件。

        请求的资源从web根目录开始。GET和POST方式传参方式不同，GET方法参数在url中，POST在正文中

如果是GET方法：

        参数和路径的分隔符是"?"，这个"?"是唯一的，如果查询"?"会被urlencode转化。如果不存在"?"说明没有参数。存在"?"在url中找到"?"前面为路径，后面为参数。

如果是POST方法：

        路径直接是url，有请求正文的话，参数是请求正文。

        其中GET有参数，POST有参数需要使用CGI技术来处理参数。

        判断请求资源：

                请求资源不存在，直接构建响应返回，状态码为404。

                如果是一个目录，说明访问下的该目录下的text.html文件。

                如果是可执行程序，需要使用cgi技术处理。

                如果是一个普通网页文件，说明直接就是访问该文件内容

构建响应返回

以行为单位。根据HTTP协议响应包括四个部分状态行，响应报头，空行，响应正文。其中状态行包括协议版本，状态码，状态码描述。响应报头是一些属性信息，以KV形式呈现。报头和正文以空行分隔。

构建响应行：
                直接构建，需要通过不同状态码，对应不同描述。发送响应行。构建协议版本，状态码(可以响应的为200，不可以响应的404)，状态码描述。最后以/r/n结尾。

构建响应报头：
                需要添加一些属性content_type等。发送响应报头。

构建空行：
                发送空行

构建响应正文：发送响应正文。构建响应正文需要区分是否使用CGI技术。
                1.不需要用到CGI技术：

                        GET无参，POST无参，普通网页文件，直接打开文件，将文件内容发送过去。

                2.使用CGI技术：

                        创建子进程，使用进程替换，替换到CGI程序。替换进程主要替换子进程的数据和代码。通过环境变量和进程间通信技术来传数据。

                        参数传递：参数POST方式参数用管道发送给替换进程，替换进程不知道管道文件描述符，需要将管道重定向到标准输入。替换进程从标准输入那参数。GET方式，通过环境变量发送给替换进程。请求方式通过环境变量发送给替换进程(通过请求方式来确定从哪里获取参数)，正文大小通过环境变量发送给替换进程(POST需要读取正文)。

                        结果传递：替换进程不清楚管道文件描述符，重定向管道到标准输出，将处理的结果从标准输出传递给父进程。

web服务器将处理的结果发送到网络中。

参考资料：

• 开源Tinyhttp原码链接: link.

• CGI获取POST方法和GET方法传参详解链接: link.

• 管道链接: link.

• 单例模式链接: link.

• 线程池链接: link.

• 守护进程链接: link.