2.3 基于reactor的HTTP服务器实现

---

一、基于reactor的HTTP服务器实现

在事件驱动的reactor网络设计模型一文中已经实现了基于事件驱动的reactor网络设计模型，基于此之上，实现HTTP服务器。由于reactor已经将网络层封装抽象化，因此我们可以只关注HTTP服务器的收（request）和发（respons），仅需针对conn对象进行操作。

HTTP服务器接受请求时，不必接收完所有的数据才进行数据解析，可以读一部分数据先进行解析，再解析后面的数据。可以先解析GET方法所在行的数据，里面就包含了请求资源的位置。
HTTP请求报文

二、实现按行读取

从allbuffer中的第idx个字节开始，读取一行（回车换行符为止），存放到linebuffer，返回长度

int readline(char *allbuffer, int idx, char *linebuffer){ //读取每一行，存到linebuffer

	int len = strlen(allbuffer);

	for (;idx < len;idx++){
		if (allbuffer[idx] == '\r' && allbuffer[idx+1] == '\n'){
			//遇到回车换行
			return idx+2;
		}else{
			*(linebuffer++)=allbuffer[idx]; //先*(linebuffer)，再(linebuffer++)
		}
	}
	return -1;
}

三、HTTP服务器的收—实现requets函数

通过readline读取HTTP请求报文的第一行，即GET方法所在行的数据，获取里面请求资源的位置，存放到conn->resource
如：GET /index.html HTTP/1.1，资源位置是/index.html

#define HTTP_WEB_ROOT 	"/home/zxm/share/senior"  //定义根目录
int zv_http_requets(zv_connect_t *conn){

	printf("http -->:\n %s \n",conn->rbuffer);

	char linebuffer[1024]={0};
	int idx = readline(conn->rbuffer, 0 ,linebuffer);
	printf("line: %s, idx: %d\n",linebuffer,idx);

	if (strstr(linebuffer, "GET")){
		
		int i=0;
		while (linebuffer[sizeof("GET ") +i] != ' ') i++;
		linebuffer[sizeof("GET ")+i] = '\0';

		//将HTTP_WEB_ROOT和linebuffer + sizeof("GET ")格式化为一个字符串，并将结果写入到conn->resource缓冲区中
		sprintf(conn->resource, "%s/%s", HTTP_WEB_ROOT, linebuffer + sizeof("GET "));
	}

}

四、HTTP服务器的发—实现response函数方法之一：open and read

根据conn->resource所存储的资源位置，通过open打开资源。通过stat_buf获取资源长度。通过sprintf按格式，将报文的首部行和状态行存入wbuffer。通过read将资源存入wbuffer状态行之后。关闭filefd

int zv_http_response(zv_connect_t *conn){

// open and read
	printf("resource: %s\n",conn->resource);

	int filefd = open(conn->resource,O_RDONLY);
	if (filefd == -1) return -1;
	struct stat stat_buf;
	fstat(filefd, &stat_buf);
	int len = sprintf(conn->wbuffer, 
"HTTP/1.1 200 OK\r\n"
"Accept-Ranges: bytes\r\n"
"Content-Length: %ld\r\n"
"Content-Type: text/html\r\n"
"Date: Sat, 06 Aug 2022 13:16:46 GMT\r\n\r\n",stat_buf.st_size);

	len += read(filefd, conn->wbuffer+len, BUFFER_LEN-len);

	conn->wc =len;

	close(filefd);

}

五、HTTP服务器的发—实现response函数方法之二：sendfile()

1、sendfile函数

sendfile函数是一种高效的数据传输方式，它可以在内核空间和用户空间之间直接传输数据，避免了不必要的内存拷贝。该函数的基本原理是利用操作系统提供的零拷贝技术，将一个文件描述符所对应的文件或套接字中指定长度范围内的数据传输到另一个文件描述符或套接字中。sendfile函数定义如下：

#include 
ssize_t sendfile(int out_fd, int in_fd, off_t *offset, size_t count);

其中，out_fd表示目标文件描述符（通常为网络套接字），in_fd表示源文件描述符（通常为磁盘文件），offset表示偏移量（可选参数，如果设置为NULL，则从当前位置开始传输），count表示要传输的数据长度。
该函数返回实际传输的字节数（成功）或-1（失败）。

2、实现

与open and read的方式不同，sendfile实现HTTP服务器应答，一般将HTTP header和body(资源)分开发送。在zv_http_response函数中，读取body资源存入conn->resource；打包header存入conn->wbuffer。在send_cb函数中分开发送。

int zv_http_response(zv_connect_t *conn){
/sendfile 
	printf("resource: %s\n",conn->resource);

	int filefd = open(conn->resource,O_RDONLY);
	if (filefd == -1) return -1;

	struct stat stat_buf;
	fstat(filefd, &stat_buf);
	close(filefd);

	int len = sprintf(conn->wbuffer, 
"HTTP/1.1 200 OK\r\n"
"Accept-Ranges: bytes\r\n"
"Content-Length: %ld\r\n"
"Content-Type: text/html\r\n"
"Date: Sat, 06 Aug 2022 13:16:46 GMT\r\n\r\n",stat_buf.st_size);

	conn->wc = len;

	conn->enable_sendfile = 1;
}

int send_cb(int fd, int event, void *arg){

	zv_reactor_t *reactor = (zv_reactor_t *)arg;
	zv_connect_t *conn = zv_connect_idx(reactor, fd);

	zv_http_response(conn);

    send(fd, conn->wbuffer, conn->wc, 0); // send header

#if 1
	// use in sendfile
	if (conn->enable_sendfile){

		int filefd = open(conn->resource,O_RDONLY);
		if (filefd == -1) return -1;

		struct stat stat_buf;
		fstat(filefd, &stat_buf);

		int ret = sendfile(fd, filefd, NULL, stat_buf.st_size); //send body
		if (ret == -1){
			printf("errno:%d\n",errno);
		}
		close(filefd);
	}

#endif 
    conn->cb = recv_cb;


	struct epoll_event ev;
	ev.events=EPOLLIN;
	ev.data.fd=fd;
	epoll_ctl(reactor->epfd, EPOLL_CTL_MOD, fd ,&ev );
}

特别的，若要实现向HTTP服务器发送图片，仅需修改报文类型

3、结果展示

准备工作：在根目录下存放html文件和image图片
命令：在Linux运行命令和端口，在网页输入IP+端口号+资源名称

六、HTTP服务器报文的key-value存储

创建key-value链式存储报文首行部

typedef struct zv_kvpair_s{

	char key[KEY_MAX_LEN];
	char value[KEY_MAX_LEN];

} zv_kvpair_t;

typedef struct zv_kvstore_s{

	struct zv_kvpair_s *table;
	int maxpairs; //最大的键值对数
	int numpairs; //当前所在的键值对

} zv_kvstore_t;

初始化和销毁key-value链式存储地址的zv_kvstore_t

int init_kvpair(zv_kvstore_t *kvstore){

	if (!kvstore) return -1;

	kvstore->table = calloc(MAX_KEY_COUNT, sizeof (zv_kvpair_t));
	if (!kvstore->table) return -2;
	kvstore->maxpairs = MAX_KEY_COUNT;
	kvstore->numpairs = 0;

}

void destory_kvpair(zv_kvstore_t *kvstore){

	if (!kvstore) return -1;
	if (!kvstore->table) {
		free(kvstore->table);
	}
	
}

按key-value存储报文首行部到kvstore

int put_kvpair(zv_kvstore_t *kvstore, const char *key, const char *value){

	if (!kvstore || !kvstore->table || !key || !value) return -1;

	// lock
	int idx = kvstore->numpairs ++;
	// unlock

	strncpy(kvstore->table[idx].key, key, KEY_MAX_LEN);
	strncpy(kvstore->table[idx].value, value, VALUE_MAX_LEN);

	kvstore->numpairs++;

	return 0;

}

获取kvstore中key对应的value

char *get_kvpair(zv_kvstore_t *kvstore, const char *key){

	int i = 0;
	for (i=0; i<kvstore->numpairs; i++){
		if (strcmp(kvstore->table[kvstore->numpairs].key , key) == 0){
			return kvstore->table[kvstore->numpairs].value;
		}
	}
	return NULL;
}

对应在requets中添加循环，存储报文首行部键值对。根据首行部按:分割key和value，如Host: 192.168.42.128:9999

		while (idx != -1){
			idx = readline(conn->rbuffer, 0, linebuffer);
			//比如 Host: 192.168.42.128:9999
			char *key = linebuffer;
			int i = 0;
			while (key[i++] != ':');  //i=4
			key[i] = '\0';  //将 key[i] 赋值为字符 '\0'，这相当于将 linebuffer 字符串中冒号后面的内容截断（即只保留 IP 地址部分）

			char *value = linebuffer + i + 1; // 192.168.42.128:9999
			
			put_kvpair(linebuffer, key , value);
		}

七，代码

代码