linux服务器HTTP协议内容、实现程序代码

http协议

1. http简介

http协议叫做超文本传输协议。

• 超文本：传输的不仅文本，还能传输图片、音频、视频等等。
• 传输：是基于TCP/IP的一个请伴随一个响应方式传输。
• 协议：无连接、无状态的应用层协议。

2.http工作原理

• http协议工作于b/s框架上。浏览器作为http客户端和http服务端（web服务器）发送请求，服务端响应之后会关闭连接。
• web服务器：作为HTTP请求的应答方，主流的三大Web服务器有Apache、Nginx，IIS。
• 默认端口为80，改成8080或其他也可以。

3.http请求响应过程

例子：URL：http://www.example.com/filepath/index.html

1. DNS服务器会对浏览器上输入的域名进行映射，先找到http://www.example.com的地址，http客户端会在80端口发起一个到服务器http://www.example.comTCP连接，发送请求报文，报文内容包括对filepath/index.html的请求。
2. http服务器接受连接和请求，解析报文并检索出对象filepath/index.html，然后从从磁盘或内存中取出数据进行http报文封装并回发，发完就断开连接。
3. 客户端接收到数据后，也断开连接，并从报文中取出资源文件。

4.http协议特点

• 无连接：限制每次连接只处理一个请求，服务器处理完客户端的请求并受到客户应答之后就断开连接。这种方式可以节省传输时间。
• 无状态：对于事务处理没有记忆能力，后续需要前面的消息则需要重传，这样导致每次连接传输的数据量增大，但服务器不需要先前信息时它应答更快。
• 协议灵活：允许传输任意类型的数据对象，类型用Content-Type标记。
• 简单快速：协议简单，使得服务器程序规模较小，因此通信速度很快。
• 也能支持c/s模式。

5.客户端请求报文

如图，报文：请求方法+请求头部+请求数据。

• 请求方法：如图。
• 请求头部：有四种，通用标头、请求表头、响应标头和实体标头。
• 例如下图，第一行是请求方法，第二第三第四行都是请求头部及其对应值

6.服务器响应报文

如图，报文：状态行+消息报头+空行+响应正文
例如

7.http的优点和缺点

1. 优点

• 简单灵活易扩展：协议简单，内容不多，相对自由。
• 应用广泛：应用非常广，可以跨平台、跨语言开发。
• 无连接、无状态：不需要额外的资源来记录状态信息。实现上相对简单，并且能够减轻服务的负担。

2. 缺点

• 无连接、无状态：没有记忆性，无法支持多个事务操作，每次都要对一下协议信息，增加了不必要的数据传输，因此出现了cookie。
• 明文传输：使用可阅读的文本形式，可以用wireshark或tcpdump直接抓包并直接修改，容易被攻击，而且不安全，同时并不能判断通信双方的身份，也不能判断报文是否被更改，因此诞生了https。

3.性能

• 一般，现在互联网是移动和高并发，不能保证连接质量，tcp层面上HTTP协议有时候会表现得不好。
• “请求- 应答”会导致“对头阻塞”效应，就是当一个请求阻塞时，后面的请求序列也都会阻塞住，客户端得不到响应。

程序实现

这里程序使用epoll反应堆模型作为框架实现，reactor内容可以在我的博客里面查看。如果单纯想看了解http协议可以前往我主页查看另一篇博客关于tinyhttp开源项目。

下面是用epoll反应堆reactor（C1000K）模型下实现http服务器的介绍~

基于reactor模型的HTTP服务器

客户端结构体

struct qsevent{
    int fd;				//clientfd
    int events;			//事件：读、写或异常
    int status;			//是否位于epfd红黑监听树上
    void *arg;			//参数
    long last_active;	//上次数据收发的事件

    int (*callback)(int fd, int event, void *arg);	//回调函数，单回调，后面修改成多回调
    unsigned char buffer[MAX_BUFLEN];				//数据缓冲区
    int length;										//数据长度

    /*http param*/
    int method;						//http协议请求头部
    char resource[MAX_BUFLEN];		//请求的资源
    int ret_code;					//响应状态码
};

int http_response(struct qsevent *ev)

当客户端发送tcp连接时，服务端的listenfd会触发输入事件会调用ev->callback即accept_cb回调函数响应连接并获得clientfd，连接之后，http数据报文发送上来，服务端的clientfd触发输入事件会调用ev->callback即recv_cb回调函数进行数据接收，并解析http报文。

int http_request(struct qsevent *ev)
{
    char linebuf[1024] = {0};//用于从buffer中获取每一行的请求报文
    int idx = readline(ev->buffer, 0, linebuf);//读取第一行请求方法，readline函数，后面介绍
    if(strstr(linebuf, "GET"))//strstr判断是否存在GET请求方法
    {
        ev->method = HTTP_METHOD_GET;//GET方法表示客户端需要获取资源

        int i = 0;
        while(linebuf[sizeof("GET ") + i] != ' ')i++;//跳过空格
        linebuf[sizeof("GET ") + i] = '\0';
        sprintf(ev->resource, "./%s/%s", HTTP_METHOD_ROOT, linebuf+sizeof("GET "));//将资源的名字以文件路径形式存储在ev->resource中
        printf("resource:%s\n", ev->resource);//回显
    }
    else if(strstr(linebuf, "POST"))//POST的请求方法，暂时没写，方法差不多
    {}
    return 0;
}

int http_response(struct qsevent *ev)

服务器对客户端的响应报文数据进行http封装储存在buffer中，事件触发时在send_cb回调函数发送给客户端。详细解释请看代码注释。

int http_response(struct qsevent *ev)
{
    if(ev == NULL)return -1;
    memset(ev->buffer, 0, MAX_BUFLEN);//清空缓冲区准备储存报文

    printf("resource:%s\n", ev->resource);//resource：客户端请求的资源文件，通过http_reques函数获取
    int filefd = open(ev->resource, O_RDONLY);//只读方式打开获得文件句柄
    if(filefd == -1)//获取失败则发送404 NOT FOUND
    {
        ev->ret_code = 404;//404状态码
        ev->length = sprintf(ev->buffer,//将下面数据传入ev->buffer
        					 /***状态行***/
        					 /*版本号 状态码 状态码描述 */
                             "HTTP/1.1 404 NOT FOUND\r\n"
                             /***消息报头***/
                             /*获取当前时间*/
                             "date: Thu, 11 Nov 2021 12:28:52 GMT\r\n"
                             /*响应正文类型；              编码方式*/
                             "Content-Type: text/html;charset=ISO-8859-1\r\n"
                             /*响应正文长度          空行*/
                             "Content-Length: 85\r\n\r\n"
                             /***响应正文***/
                             "
404
\r\n\r\n");
    }
    else 
    {
        struct stat stat_buf;			//文件信息
        fstat(filefd, &stat_buf);		//fstat通过文件句柄获取文件信息
        if(S_ISDIR(stat_buf.st_mode))	//如果文件是一个目录
        {

            printf(ev->buffer, //同上，将404放入buffer中
                   "HTTP/1.1 404 Not Found\r\n"
                   "Date: Thu, 11 Nov 2021 12:28:52 GMT\r\n"
                   "Content-Type: text/html;charset=ISO-8859-1\r\n"
                   "Content-Length: 85\r\n\r\n"
                   "
404
\r\n\r\n" );

        } 
        else if (S_ISREG(stat_buf.st_mode)) //如果文件是存在
        {

            ev->ret_code = 200;		//200状态码

            ev->length = sprintf(ev->buffer, //length记录长度，buffer储存响应报文
                                 "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
                                 "Date: Thu, 11 Nov 2021 12:28:52 GMT\r\n"
                                 "Content-Type: text/html;charset=ISO-8859-1\r\n"
                                 "Content-Length: %ld\r\n\r\n", 
                                 stat_buf.st_size );//文件长度储存在stat_buf.st_size中

        }
        return ev->length;//返回报文长度
    }
}

git clone代码

自行git clone git clone https://github.com/qiushii/reactor.git