【Mongoose笔记】HTTP 服务器

【Mongoose笔记】HTTP 服务器

简介

Mongoose 笔记系列用于记录学习 Mongoose 的一些内容。

Mongoose 是一个 C/C++ 的网络库。它为 TCP、UDP、HTTP、WebSocket、MQTT 实现了事件驱动的、非阻塞的 API。

项目地址：

https://github.com/cesanta/mongoose

学习

下面通过学习 Mongoose 项目代码中的 http-server 示例程序 ，来学习如何使用 Mongoose 实现一个简单的 HTTP 服务器。使用树莓派平台进行开发验证。

http-server 的示例程序不长，代码如下：

// Copyright (c) 2020 Cesanta Software Limited
// All rights reserved

#include 
#include "mongoose.h"

static int s_debug_level = MG_LL_INFO;
static const char *s_root_dir = ".";
static const char *s_listening_address = "http://0.0.0.0:8000";
static const char *s_enable_hexdump = "no";
static const char *s_ssi_pattern = "#.html";

// Handle interrupts, like Ctrl-C
static int s_signo;
static void signal_handler(int signo) {
  s_signo = signo;
}

// Event handler for the listening connection.
// Simply serve static files from `s_root_dir`
static void cb(struct mg_connection *c, int ev, void *ev_data, void *fn_data) {
  if (ev == MG_EV_HTTP_MSG) {
    struct mg_http_message *hm = ev_data, tmp = {0};
    struct mg_str unknown = mg_str_n("?", 1), *cl;
    struct mg_http_serve_opts opts = {0};
    opts.root_dir = s_root_dir;
    opts.ssi_pattern = s_ssi_pattern;
    mg_http_serve_dir(c, hm, &opts);
    mg_http_parse((char *) c->send.buf, c->send.len, &tmp);
    cl = mg_http_get_header(&tmp, "Content-Length");
    if (cl == NULL) cl = &unknown;
    MG_INFO(("%.*s %.*s %.*s %.*s", (int) hm->method.len, hm->method.ptr,
             (int) hm->uri.len, hm->uri.ptr, (int) tmp.uri.len, tmp.uri.ptr,
             (int) cl->len, cl->ptr));
  }
  (void) fn_data;
}

static void usage(const char *prog) {
  fprintf(stderr,
          "Mongoose v.%s\n"
          "Usage: %s OPTIONS\n"
          "  -H yes|no - enable traffic hexdump, default: '%s'\n"
          "  -S PAT    - SSI filename pattern, default: '%s'\n"
          "  -d DIR    - directory to serve, default: '%s'\n"
          "  -l ADDR   - listening address, default: '%s'\n"
          "  -v LEVEL  - debug level, from 0 to 4, default: %d\n",
          MG_VERSION, prog, s_enable_hexdump, s_ssi_pattern, s_root_dir,
          s_listening_address, s_debug_level);
  exit(EXIT_FAILURE);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
  char path[MG_PATH_MAX] = ".";
  struct mg_mgr mgr;
  struct mg_connection *c;
  int i;

  // Parse command-line flags
  for (i = 1; i < argc; i++) {
    if (strcmp(argv[i], "-d") == 0) {
      s_root_dir = argv[++i];
    } else if (strcmp(argv[i], "-H") == 0) {
      s_enable_hexdump = argv[++i];
    } else if (strcmp(argv[i], "-S") == 0) {
      s_ssi_pattern = argv[++i];
    } else if (strcmp(argv[i], "-l") == 0) {
      s_listening_address = argv[++i];
    } else if (strcmp(argv[i], "-v") == 0) {
      s_debug_level = atoi(argv[++i]);
    } else {
      usage(argv[0]);
    }
  }

  // Root directory must not contain double dots. Make it absolute
  // Do the conversion only if the root dir spec does not contain overrides
  if (strchr(s_root_dir, ',') == NULL) {
    realpath(s_root_dir, path);
    s_root_dir = path;
  }

  // Initialise stuff
  signal(SIGINT, signal_handler);
  signal(SIGTERM, signal_handler);
  mg_log_set(s_debug_level);
  mg_mgr_init(&mgr);
  if ((c = mg_http_listen(&mgr, s_listening_address, cb, &mgr)) == NULL) {
    MG_ERROR(("Cannot listen on %s. Use http://ADDR:PORT or :PORT",
              s_listening_address));
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  if (mg_casecmp(s_enable_hexdump, "yes") == 0) c->is_hexdumping = 1;

  // Start infinite event loop
  MG_INFO(("Mongoose version : v%s", MG_VERSION));
  MG_INFO(("Listening on     : %s", s_listening_address));
  MG_INFO(("Web root         : [%s]", s_root_dir));
  while (s_signo == 0) mg_mgr_poll(&mgr, 1000);
  mg_mgr_free(&mgr);
  MG_INFO(("Exiting on signal %d", s_signo));
  return 0;
}

下面从main函数开始分析代码。

首先是一些变量定义。其中struct mg_mgr是用于保存所有活动连接的事件管理器，struct mg_connection是单个连接描述符。

  char path[MG_PATH_MAX] = ".";
  struct mg_mgr mgr;
  struct mg_connection *c;
  int i;

接下来是解析命令行标志，如下：

  // Parse command-line flags
  for (i = 1; i < argc; i++) {
    if (strcmp(argv[i], "-d") == 0) {
      s_root_dir = argv[++i];
    } else if (strcmp(argv[i], "-H") == 0) {
      s_enable_hexdump = argv[++i];
    } else if (strcmp(argv[i], "-S") == 0) {
      s_ssi_pattern = argv[++i];
    } else if (strcmp(argv[i], "-l") == 0) {
      s_listening_address = argv[++i];
    } else if (strcmp(argv[i], "-v") == 0) {
      s_debug_level = atoi(argv[++i]);
    } else {
      usage(argv[0]);
    }
  }

命令行中有 5 个可以设置的参数，这些可变参数声明为静态变量，默认值如下：

static int s_debug_level = MG_LL_INFO;
static const char *s_root_dir = ".";
static const char *s_listening_address = "http://0.0.0.0:8000";
static const char *s_enable_hexdump = "no";
static const char *s_ssi_pattern = "#.html";

这 5 个参数的含义都写在了 usage 函数中，如果传入的参数标志不对，就会打印出这段说明，介绍可以传入哪些参数及其含义。

static void usage(const char *prog) {
  fprintf(stderr,
          "Mongoose v.%s\n"
          "Usage: %s OPTIONS\n"
          "  -H yes|no - enable traffic hexdump, default: '%s'\n"
          "  -S PAT    - SSI filename pattern, default: '%s'\n"
          "  -d DIR    - directory to serve, default: '%s'\n"
          "  -l ADDR   - listening address, default: '%s'\n"
          "  -v LEVEL  - debug level, from 0 to 4, default: %d\n",
          MG_VERSION, prog, s_enable_hexdump, s_ssi_pattern, s_root_dir,
          s_listening_address, s_debug_level);
  exit(EXIT_FAILURE);
}

接下来是将根目录路径转换成绝对路径。

  // Root directory must not contain double dots. Make it absolute
  // Do the conversion only if the root dir spec does not contain overrides
  if (strchr(s_root_dir, ',') == NULL) {
    realpath(s_root_dir, path);
    s_root_dir = path;
  }

设置 signal 函数捕获 SIGINT 信号和 SIGTERM 信号。

  signal(SIGINT, signal_handler);
  signal(SIGTERM, signal_handler);

下面是对应的信号处理函数，当 SIGINT 信号和 SIGTERM 信号到达时，修改 s_signo 的值，会让主事件循环退出。当用户通过 Ctrl-C 结束进程是会发送 SIGINT 信号，通过 kill 命令不带参数时会发送 SIGTERM 信号。当通过以上两种操作时，都能让主事件循环正常退出。

// Handle interrupts, like Ctrl-C
static int s_signo;
static void signal_handler(int signo) {
  s_signo = signo;
}

设置 Mongoose 日志记录级别，范围 0 - 4， 数值越大日志内容越多。

  mg_log_set(s_debug_level);

初始化一个事件管理器，也就是将最开始定义的struct mg_mgr变量 mgr 中的数据进行初始化。

  mg_mgr_init(&mgr);

通过 mg_http_listen 创建一个监听连接，监听地址s_listening_address，默认为http://0.0.0.0:8000。其中cb是事件处理函数。

  if ((c = mg_http_listen(&mgr, s_listening_address, cb, &mgr)) == NULL) {
    MG_ERROR(("Cannot listen on %s. Use http://ADDR:PORT or :PORT",
              s_listening_address));
    exit(EXIT_FAILURE);
  }

判断 s_enable_hexdump 参数的值，如果把 hexdump 功能开启，则给对应参数进行设置。

  if (mg_casecmp(s_enable_hexdump, "yes") == 0) c->is_hexdumping = 1;

这是事件循环，mg_mgr_poll 遍历所有连接，接受新连接，发送和接收数据，关闭连接，并为各个事件调用事件处理函数。

while (s_signo == 0) mg_mgr_poll(&mgr, 1000);

当 s_signo 不为 0 时，也就是接收到了退出信号，则结束无限循环，调用 mg_mgr_free 关闭所有连接，释放所有资源。

mg_mgr_free(&mgr);

分析完main函数后，我们看下事件处理函数cb的代码。

判断是否接收到的事件时 HTTP 请求，如果是则开始 HTTP 请求的处理。

if (ev == MG_EV_HTTP_MSG) {

将函数参数ev_data转换为 struct mg_http_message，其中包含已解析的 HTTP 请求。

    struct mg_http_message *hm = ev_data, tmp = {0};

创建 Mongoose 字符串。

    struct mg_str unknown = mg_str_n("?", 1), *cl;

mg_http_serve_dir函数根据 opts 给定的选项提供静态文件，opts.root_dir设置的参数表示 web 根目录，也就是提供的静态文件的目录，opts.ssi_pattern设置的参数表示 SSI 文件名模式。

    struct mg_http_serve_opts opts = {0};
    opts.root_dir = s_root_dir;
    opts.ssi_pattern = s_ssi_pattern;
    mg_http_serve_dir(c, hm, &opts);

将字符串请求解析为mg_http_message结构体的数据tmp。

    mg_http_parse((char *) c->send.buf, c->send.len, &tmp);

从上一步得到的tmp中，获取 HTTP header 中 Content-Length 的值。最后将 HTTP 请求中的 method ，URI，HTTP 响应的 URI， Content-Length 的值打印出来。

    cl = mg_http_get_header(&tmp, "Content-Length");
    if (cl == NULL) cl = &unknown;
    MG_INFO(("%.*s %.*s %.*s %.*s", (int) hm->method.len, hm->method.ptr,
             (int) hm->uri.len, hm->uri.ptr, (int) tmp.uri.len, tmp.uri.ptr,
             (int) cl->len, cl->ptr));

http-server 的示例程序代码就都解析完了，下面实际运行一下 http-server 程序。

打开示例程序，编译并运行：

pi@raspberrypi:~ $ cd Desktop/study/mongoose/examples/http-server/
pi@raspberrypi:~/Desktop/study/mongoose/examples/http-server $ make clean all
rm -rf example *.o *.dSYM *.gcov *.gcno *.gcda *.obj *.exe *.ilk *.pdb mongoose mongoose_* mongoose.*
cc ../../mongoose.c main.c -I../.. -I../.. -W -Wall -DMG_ENABLE_LINES=1 -DMG_ENABLE_IPV6=1 -DMG_ENABLE_SSI=1 -DMG_HTTP_DIRLIST_TIME=1  -o example
./example 
1d7e3 2 main.c:96:main                  Mongoose version : v7.8
1d7e3 2 main.c:97:main                  Listening on     : http://0.0.0.0:8000
1d7e3 2 main.c:98:main                  Web root         : [/home/pi/Desktop/study/mongoose/examples/http-server]

这个时候我们的 HTTP 服务器已经运行起来了。

打开浏览器，输入http://localhost:8000，看到的是当前示例程序的目录：

这个时候能看到我们的 HTTP 服务器打印了如下两行 log ：

3c6f4 2 main.c:34:cb                    GET / 200 1948
3c871 2 main.c:34:cb                    GET /favicon.ico 404 0000000010

这些 log 就是在我们的事件处理函数 cb 中打印了，可以看到浏览器向我们的 HTTP 服务器发出了两次 GET 请求，第一次获取/的内容成功，返回状态码 200， 实体主体的大小为 1948；第二次获取网站图标/favicon.ico失败，返回状态码 404，没有找到请求的资源。

接下来我们修改服务器的参数，提高 debug log 的等级，然后重新运行程序，并再从浏览器中去访问：

pi@raspberrypi:~/Desktop/study/mongoose/examples/http-server $ ./example -v 3
11e01a 3 net.c:205:mg_listen            1 0x4 http://0.0.0.0:8000
11e01a 2 main.c:96:main                 Mongoose version : v7.8
11e01a 2 main.c:97:main                 Listening on     : http://0.0.0.0:8000
11e01b 2 main.c:98:main                 Web root         : [/home/pi/Desktop/study/mongoose/examples/http-server]
121ea1 3 sock.c:425:accept_conn         2 0x5 accepted 7f000001.56150 -> 0.8000
121ea2 3 sock.c:425:accept_conn         3 0x6 accepted 7f000001.56154 -> 0.8000
121ead 3 sock.c:281:read_conn           2 0x5 snd 0/0 rcv 0/2048 n=490 err=0
121eae 2 main.c:34:cb                   GET / 200 1948
121eae 3 sock.c:292:write_conn          2 0x5 snd 2033/2048 rcv 0/2048 n=2033 err=2
12206c 3 sock.c:281:read_conn           2 0x5 snd 0/2048 rcv 0/2048 n=431 err=2
12206c 3 http.c:471:mg_http_serve_file  NULL [/home/pi/Desktop/study/mongoose/examples/http-server/favicon.ico]
12206c 2 main.c:34:cb                   GET /favicon.ico 404 0000000010
12206d 3 sock.c:292:write_conn          2 0x5 snd 64/2048 rcv 0/2048 n=64 err=2

可以看到得到的信息更多了。

下面我们修改根目录路径，变为示例程序的上级目录examples，然后重新运行程序，并再从浏览器中去访问：

pi@raspberrypi:~/Desktop/study/mongoose/examples/http-server $ ./example -d ../
1685e8 2 main.c:96:main                 Mongoose version : v7.8
1685e8 2 main.c:97:main                 Listening on     : http://0.0.0.0:8000
1685e8 2 main.c:98:main                 Web root         : [/home/pi/Desktop/study/mongoose/examples]
169c66 2 main.c:34:cb                   GET / 200 7552

打开浏览器看到的内容就变为了上级目录examples中的内容了：

下面我们把 traffic hexdump 打开，然后重新运行程序，并再从浏览器中去访问：

pi@raspberrypi:~/Desktop/study/mongoose/examples/http-server $ ./example -H yes
16dee 2 main.c:96:main                  Mongoose version : v7.8
16def 2 main.c:97:main                  Listening on     : http://0.0.0.0:8000
16def 2 main.c:98:main                  Web root         : [/home/pi/Desktop/study/mongoose/examples/http-server]
17676 2 sock.c:112:iolog                
-- 2 [0:0:0:0:0:0:0:0]:8000 <- [0:0:0:0:0:0:0:0]:34952  436
0000   47 45 54 20 2f 20 48 54 54 50 2f 31 2e 31 0d 0a   GET / HTTP/1.1..
0010   48 6f 73 74 3a 20 30 2e 30 2e 30 2e 30 3a 38 30   Host: 0.0.0.0:80
0020   30 30 0d 0a 43 6f 6e 6e 65 63 74 69 6f 6e 3a 20   00..Connection: 
0030   6b 65 65 70 2d 61 6c 69 76 65 0d 0a 55 70 67 72   keep-alive..Upgr
0040   61 64 65 2d 49 6e 73 65 63 75 72 65 2d 52 65 71   ade-Insecure-Req
0050   75 65 73 74 73 3a 20 31 0d 0a 55 73 65 72 2d 41   uests: 1..User-A
0060   67 65 6e 74 3a 20 4d 6f 7a 69 6c 6c 61 2f 35 2e   gent: Mozilla/5.
0070   30 20 28 58 31 31 3b 20 4c 69 6e 75 78 20 61 72   0 (X11; Linux ar
0080   6d 76 37 6c 29 20 41 70 70 6c 65 57 65 62 4b 69   mv7l) AppleWebKi
0090   74 2f 35 33 37 2e 33 36 20 28 4b 48 54 4d 4c 2c   t/537.36 (KHTML,
00a0   20 6c 69 6b 65 20 47 65 63 6b 6f 29 20 52 61 73    like Gecko) Ras
00b0   70 62 69 61 6e 20 43 68 72 6f 6d 69 75 6d 2f 37   pbian Chromium/7
00c0   38 2e 30 2e 33 39 30 34 2e 31 30 38 20 43 68 72   8.0.3904.108 Chr
00d0   6f 6d 65 2f 37 38 2e 30 2e 33 39 30 34 2e 31 30   ome/78.0.3904.10
00e0   38 20 53 61 66 61 72 69 2f 35 33 37 2e 33 36 0d   8 Safari/537.36.
00f0   0a 41 63 63 65 70 74 3a 20 74 65 78 74 2f 68 74   .Accept: text/ht
0100   6d 6c 2c 61 70 70 6c 69 63 61 74 69 6f 6e 2f 78   ml,application/x
0110   68 74 6d 6c 2b 78 6d 6c 2c 61 70 70 6c 69 63 61   html+xml,applica
0120   74 69 6f 6e 2f 78 6d 6c 3b 71 3d 30 2e 39 2c 69   tion/xml;q=0.9,i
0130   6d 61 67 65 2f 77 65 62 70 2c 69 6d 61 67 65 2f   mage/webp,image/
0140   61 70 6e 67 2c 2a 2f 2a 3b 71 3d 30 2e 38 2c 61   apng,*/*;q=0.8,a
0150   70 70 6c 69 63 61 74 69 6f 6e 2f 73 69 67 6e 65   pplication/signe
0160   64 2d 65 78 63 68 61 6e 67 65 3b 76 3d 62 33 0d   d-exchange;v=b3.
0170   0a 41 63 63 65 70 74 2d 45 6e 63 6f 64 69 6e 67   .Accept-Encoding
0180   3a 20 67 7a 69 70 2c 20 64 65 66 6c 61 74 65 0d   : gzip, deflate.
0190   0a 41 63 63 65 70 74 2d 4c 61 6e 67 75 61 67 65   .Accept-Language
01a0   3a 20 7a 68 2d 43 4e 2c 7a 68 3b 71 3d 30 2e 39   : zh-CN,zh;q=0.9
01b0   0d 0a 0d 0a                                       ....            
17677 2 main.c:34:cb                    GET / 200 1948
17677 2 sock.c:112:iolog                
-- 2 [0:0:0:0:0:0:0:0]:8000 -> [0:0:0:0:0:0:0:0]:34952  2033
0000   48 54 54 50 2f 31 2e 31 20 32 30 30 20 4f 4b 0d   HTTP/1.1 200 OK.
0010   0a 43 6f 6e 74 65 6e 74 2d 54 79 70 65 3a 20 74   .Content-Type: t
0020   65 78 74 2f 68 74 6d 6c 3b 20 63 68 61 72 73 65   ext/html; charse
0030   74 3d 75 74 66 2d 38 0d 0a 43 6f 6e 74 65 6e 74   t=utf-8..Content
0040   2d 4c 65 6e 67 74 68 3a 20 31 39 34 38 20 20 20   -Length: 1948   
0050   20 0d 0a 0d 0a 3c 21 44 4f 43 54 59 50 45 20 68    ....<!DOCTYPE h
0060   74 6d 6c 3e 3c 68 74 6d 6c 3e 3c 68 65 61 64 3e   tml><html><head>
0070   3c 74 69 74 6c 65 3e 49 6e 64 65 78 20 6f 66 20   <title>Index of 
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0170   0a                                                .               
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0010   20 46 6f 75 6e 64 0d 0a 43 6f 6e 74 65 6e 74 2d    Found..Content-
0020   4c 65 6e 67 74 68 3a 20 30 30 30 30 30 30 30 30   Length: 00000000
0030   31 30 0d 0a 0d 0a 4e 6f 74 20 66 6f 75 6e 64 0a   10....Not found.

可以看到把整个 GET 请求和响应的内容都详细的打印了出来。

或者也可以使用 curl 来访问我们的 HTTP 服务器：

pi@raspberrypi:~ $ curl -v http://0.0.0.0:8000/
* Expire in 0 ms for 6 (transfer 0xebc880)
*   Trying 0.0.0.0...
* TCP_NODELAY set
* Expire in 200 ms for 4 (transfer 0xebc880)
* Connected to 0.0.0.0 (127.0.0.1) port 8000 (#0)
> GET / HTTP/1.1
> Host: 0.0.0.0:8000
> User-Agent: curl/7.64.0
> Accept: */*
> 
< HTTP/1.1 200 OK
< Content-Type: text/html; charset=utf-8
< Content-Length: 1948    
< 
<!DOCTYPE html><html><head><title>Index of /</title><script>function srt(tb, sc, so, d) {var tr = Array.prototype.slice.call(tb.rows, 0),tr = tr.sort(function (a, b) { var c1 = a.cells[sc], c2 = b.cells[sc],n1 = c1.getAttribute('name'), n2 = c2.getAttribute('name'), t1 = a.cells[2].getAttribute('name'), t2 = b.cells[2].getAttribute('name'); return so * (t1 < 0 && t2 >= 0 ? -1 : t2 < 0 && t1 >= 0 ? 1 : n1 ? parseInt(n2) - parseInt(n1) : c1.textContent.trim().localeCompare(c2.textContent.trim())); });for (var i = 0; i < tr.length; i++) tb.appendChild(tr[i]); if (!d) window.location.hash = ('sc=' + sc + '&so=' + so); };window.onload = function() {var tb = document.getElementById('tb');var m = /sc=([012]).so=(1|-1)/.exec(window.location.hash) || [0, 2, 1];var sc = m[1], so = m[2]; document.onclick = function(ev) { var c = ev.target.rel; if (c) {if (c == sc) so *= -1; srt(tb, c, so); sc = c; ev.preventDefault();}};srt(tb, sc, so, true);}</script><style>th,td {text-align: left; padding-right: 1em; font-family: monospace; }</style></head><body><h1>Index of /</h1><table cellpadding="0"><thead><tr><th><a href="#" rel="0">Name</a></th><th><a href="#" rel="1">Modified</a></th><th><a href="#" rel="2">Size</a></th></tr><tr><td colspan="3"><hr></td></tr></thead><tbody id="tb">
  <tr><td><a href="..">..</a></td><td name=-1></td><td name=-1>[DIR]</td></tr>
  <tr><td><a href="example">example</a></td><td name=1667833757>2022/11/07 23:09:17</td><td name=144700>144700</td></tr>
  <tr><td><a href="Makefile">Makefile</a></td><td name=1667728719>2022/11/06 17:58:39</td><td name=1057>1057</td></tr>
  <tr><td><a href="main.c">main.c</a></td><td name=1667728719>2022/11/06 17:58:39</td><td name=3474>3474</td></tr>
  <tr><td><a href="README.md">README.md</a></td><td name=1667728719>2022/11/06 17:58:39</td><td name=68>68</td></tr>
</tbody><tfoot><tr><td colspan="3"><hr></td></tr></tfoot></table><address>Mongoose v.7.8</address></body></html>
* Connection #0 to host 0.0.0.0 left intact

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【参考资料】

examples/http-server

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本文链接：https://blog.csdn.net/u012028275/article/details/127823328