简单的Web服务器
实现一个基于HTTP通信协议的web服务器。客户端向服务器程序发送所需文件的请求，服务器端分析请求并将文件发送个客户端。
1、整体程序设计
客户端发送所需文件，服务器返回该文件，通信结束。
服务器程序的任务大致分为3步：
a、解析客户端程序发来的内容，找到需求文件的路径或者名字
b、在服务器主机上查找该文件
c、将该文件内容组织成客户端程序可以理解的形式，并将其发回给客户端。
步骤一：解析客户端发送的内容
Note：客户端程序使用web浏览器，浏览器程序是默认使用HTTP通信协议。通常，http默认使用的端口号是80。
打开浏览器，在地址栏输入需要访问的服务器的ip地址和端口号。例，”httP://127.0.0.1:8080” 表示浏览器希望从地址为127.0.0.1的服务器上使用8080端口的应用程序那里接收数据，这些数据是遵守http通信协议的。
这时，浏览器向服务器程序发送一个HTTP协议的“协议头”，包含了一些客户端程序的基本信息，例如客户机的ip地址、浏览器版本、使用协议版本以及请求文件的方式等。协议头：
GET / HTTP/1.1
Host: 192.168.159.2:8080
User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; U; Linux i586; en-US; rv:1.8.1.6)
Gecko/20061201 Firefox/2.0.0.6 (Redhat-feisty)
Accept:
text/xml, application/xml, application/xhtml+xml,text/html;q=0.9,text/plain;q=0.8,image/png,*/*;q=0.5
Accept-Language: en-us,en; q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Charset: ISO-8859-1, utf-8; q=0.7,*;q=0.7
Keep-Alive: 300
Connection: keep-alive
附：协议头最后有一个空行。
和本程序有关的是第一行。该行包括以下3个信息：
a、GET请求文件的方式，默认使用的是GET的方法。这个方法其实只是一个约定，具体的还要看服务器程序的实现。
b、“/”请求服务器程序的根目录。这个目录可由服务器程序编写时自行配置。例，如果服务器程序的根目录是“/home/admin”，那么“/”所代表的就是这个目录。
c、HTTP协议的版本号，本程序中使用的是1.1版本。这个字段对本程序没有什么影响。
服务器程序的第1步就是要解析“协议头”的第1行，文件请求方式和协议版本我们不关心，主要是要找到请求的目录。如果浏览器地址栏输入“http://192.168.11.6:8080”表示的是服务器程序根目录“/home/admin”，那么“http://192.168.11.6:8080/web/test.html”就表示的是“/home/admin/web/test.html”文件。因此，服务器程序的第一个任务就是解析出这个客户端请求的目录和该目录下的文件。
步骤二：寻找客户端需要的文件
在指定目录下寻找文件。如果是一个普通文件，且该文件没有执行权限，则将其打开，把文件返回给客户端。如果该文件是一个可执行文件，例如二进制可执行文件或者解释器文件，则执行该文件，将执行的输出结果返回给客户端，这种可执行文件成为CGI程序。
步骤三：将客户端所请求的信息返回
Note：客户端使用的是浏览器，简单地返回一个文本文件是不对的，理想的方式是返回一个客户端可以理解的格式的文件，这里使用HTML格式的文件。
文件index.html的内容如下所示：
<html>
<head><title>This is a test</title></head>
<body>
<p>successfully communicate</p>
<img src=’test.jpg’>
</body>
</html>
这个页面只有一行字和一张图片，图片的路径是根目录下的test.jpg文件。
除了浏览器可以解析的正文外，服务器还需要为返回的信息加上HTTP的协议头。该协议头包含2行：第1行是版本信息和应答码，其后是一个随便写的字符串“OK”用于调试目的；第2行是即将发送的文件类型。
版本协议和客户端发送来的是一致的，连接成功，应答码为200；如果失败，例如指定的文件不存在，应答码为404。文件类型为text/html，是因为index.html文件中既有文本又有图片，单纯的文本类型为text/plain，单纯的图片类型为image/jpg等。完整的返回信息应该如下所示：
HTTP/1.1 200 OK # 协议版本和应答码
Content-Type: text/html # 文件类型
# 注意协议头结束后有一个空行
<html>
<head><title>This is a test</title></head>
<body>
<p>successfully communicate</p>
<img src=’test.jpg’>
</body>
</html>
到此，服务器程序的任务就结束了，完成传输后，服务器端需要主动将连接断开，这样客户端就知道数据已经传输完毕。这是由HTTP协议所规定的。
浏览器接收到index.html后，发现里面需要一张图片，因此浏览器会再次向服务器发出一次请求，要求获得相应的文件。
经过两次请求后，客户端的浏览器获得了index.html所需要的所有文件。这时，浏览器就可以正确显示该页面了，至于如何显示则交给浏览器去做。
测试：
在web_server程序所在的目录下准备配置文件config.ini
Port: 8080
Root-path: /home/trb331617/www
该程序使用8080端口，使用/home/trb331617/www作为根目录
在/home/trb331617/www目录下准备index.html文件；准备图片png_favicon.png和test.jpg
在shell中运行该程序：“./build”
打开web浏览器，在地址栏中输入：http://127.0.0.1:8080，即可得到index.html页面。
附：
Signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
Signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
网络编程
服务端
// 填充服务端地址结构
Bzero(serv_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
Serv_addr->sin_family = AF_INET;
Serv_addr->sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
Serv_addr->sin_port = htons(port);
Listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // socket创建套接字
Bind(fd, (struct sockaddr *)serv_addr, sizeof(struct sockaddr_in)); // bind 套接字和填充好的地址绑定
Listen(fd, 20); // listen 监听套接字
Accept(listenfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, &len); // accept 接受连接请求
文件操作
Int fd = open(path, O_RDONLY);
FILE *fp = fopen(“./config.ini”, “r”);
Fgets(buf, BUFFSIZE, fp);
Read(connfd, buf, BUFFSIZE);
Write(connfd, buf, strlen(buf));
Struct stat stat_buf; fstat(fd, &stat_buf);
S_ISREG(stat_buf.st_mode); // 判断是否为普通文件
Stat_buf.st_mode & S_IXOTH // 判断是否为可执行文件
Dup2(connfd, STDOUT_FILENO); // dup2重定向标准输出至连接套接字
Execl(path, path, NULL); // execl执行
字符串操作
Strstr(buf, “port”); // 返回指定字符子串第一次出现的位置
Strcpy(path, p); // 复制字符串
Strcat(path, “/index.html”); // 连接字符串
Strtok(&buf[4], “ ”); // strtok 分割字符串
源代码文件汇总：
1 /*
2 * FILE: main.c
3 * DATE: 20180205
4 * ===============
5 */
6
7 #include "common.h"
8
9 int main(void)
10 {
11 struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;
12 struct stat stat_buf;
13 int listenfd, connfd, len, fd, port;
14 pid_t pid;
15 char path[BUFFSIZE];
16
17
18 signal(SIGCHLD, SIG_IGN); // signal 信号处理
19 signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
20
21 printf("initializing ...\n");
22 if(init(&serv_addr, &listenfd, &port, path) < 0) // 自定义init初始化
23 {
24 DEBUG("error during initializing\n");
25 exit(-1);
26 }
27 while(1)
28 {
29 DEBUG("waiting connection ...\n");
30 connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, &len);
31 if(connfd < 0)
32 {
33 perror("fail to accept");
34 exit(-2);
35 }
36 pid = fork(); // fork 子进程，并发处理请求
37 if(pid < 0)
38 {
39 perror("fail to fork");
40 exit(-3);
41 }
42 if(pid == 0)
43 {
44 close(listenfd); // 关闭监听套接字
45 if(get_path(connfd, path) < 0) // 分析客户端发来的信息，得到请求文件路径
46 {
47 DEBUG("error during geting filepath\n");
48 exit(-4);
49 }
50 DEBUG("%s\n", path);
51 if((fd=open(path, O_RDONLY)) < 0)
52 {
53 error_page(connfd);
54 close(connfd);
55 exit(0);
56 }
57 if(fstat(fd, &stat_buf) < 0)
58 {
59 perror("fail to get file status");
60 exit(-5);
61 }
62 if(!S_ISREG(stat_buf.st_mode)) // S_ISREG 判断是否为普通文件
63 {
64 if(error_page(connfd) < 0) // 自定义error_page 输出出错页面
65 {
66 DEBUG("error during writing error-page\n");
67 close(connfd);
68 exit(-6);
69 }
70 close(connfd);
71 exit(0);
72 }
73 if(stat_buf.st_mode & S_IXOTH) // 可执行文件，说明是一个CGI文件
74 {
75 dup2(connfd, STDOUT_FILENO); // dup2重定向标准输出到连接套接字
76 if(execl(path, path, NULL) < 0) // exec 执行该CGI文件
77 {
78 perror("fail to exec");
79 exit(-7);
80 }
81 }
82 if(write_page(connfd, path, fd) < 0) // 若为普通文件，则将文件内容发送给客户端
83 {
84 DEBUG("error during writing page\n");
85 exit(-8);
86 }
87 close(fd); // 关闭文件
88 close(connfd); // 服务器端主动关闭连接套接字，表示数据传输完毕
89 exit(0); // 子进程正常退出
90 }
91 else
92 close(connfd); // 父进程关闭连接套接字，继续监听
93 }
94 return 0;
95
96 }
97
98
99
100 /* FILE: web_server.c
101 * DATE: 20180205
102 * ===============
103 */
104
105 #include "common.h"
106 /*
107 * 读取配置文件，对端口号和根目录进行配置。
108 * 只在本文件内调用，使用static关键字进行声明。
109 * port: 端口号 path: 服务器程序的根目录
110 */
111 static int configuration(int *port, char *path)
112 {
113 FILE *fp;
114 char buf[BUFFSIZE];
115 char *p;
116 // 打开配置文件。该文件放在服务器程序所在目录下
117 fp = fopen("./config.ini", "r");
118 if(fp == NULL)
119 {
120 perror("fail to open config.ini");
121 return -1;
122 }
123 while(fgets(buf, BUFFSIZE, fp) != NULL) // fgets 读取文件每一行的内容
124 {
125 if(buf[strlen(buf)-1] != '\n') // 判断文件格式
126 {
127 printf("error in config.ini\n");
128 return -1;
129 }
130 else
131 buf[strlen(buf)-1] = '\0'; // 将换行符\n改为结束符\0
132 // 端口号的配置格式为 port: 8080，注意冒号：后面有一个空格
133 if(strstr(buf, "port") == buf) // 匹配port关键字，读取端口号
134 {
135 if((p=strchr(buf, ':')) == NULL)
136 {
137 printf("config.ini expect ':'\n");
138 return -1;
139 }
140 *port = atoi(p+2); // 跳过冒号：和空格得到端口号
141 if(*port <= 0)
142 {
143 printf("error port\n");
144 return -1;
145 }
146 }
147 // 根目录的配置格式为 root-path: /root,注意冒号：后面有一个空格
148 else if(strstr(buf, "root-path") == buf)
149 {
150 if((p=strchr(buf, ':')) == NULL)
151 {
152 printf("config.ini expect ':'\n");
153 return -1;
154 }
155 p = p + 2; // 跳过冒号和空格，得到根目录
156 strcpy(path, p);
157 }
158 else
159 {
160 printf("error in config.ini\n");
161 return -1;
162 }
163 }
164 return 0;
165 }
166
167 int init(struct sockaddr_in *serv_addr, int *listenfd, int *port, char *path)
168 {
169 int fd;
170
171 configuration(port, path);
172
173 bzero(serv_addr, sizeof(struct sockaddr_in)); // bzero
174 serv_addr->sin_family = AF_INET; // sin_family AF_INET
175 serv_addr->sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // sin_addr.s_addr INADDR_ANY
176 serv_addr->sin_port = htons(*port); // sin_port
177
178 if((fd=socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) // socker 创建套接字
179 {
180 perror("fail to creat socket");
181 return -1;
182 }
183 // bind 将已创建的套接字与填充好的服务端地址绑定
184 if(bind(fd, (struct sockaddr *)serv_addr, sizeof(struct sockaddr_in)) < 0)
185 {
186 perror("fail to bind");
187 return -2;
188 }
189 if(listen(fd, 20) < 0) // listen 监听套接字
190 {
191 perror("fail to listen");
192 return -3;
193 }
194 *listenfd = fd;
195 return 0;
196 }
197
198 /*
199 * 分析http协议头的第一行，得到请求文件方式和文件路径
200 * connfd: 连接套接字
201 * path: 服务器程序的根目录，用于和解析出的文件名拼成完整的文件路径
202 */
203 int get_path(int connfd, char *path)
204 {
205 char buf[BUFFSIZE];
206
207 read(connfd, buf, BUFFSIZE); // 读取HTTP协议头的第一行
208 // HTTP协议头第一行的格式为“GET / HTTP/1.1”
209 // 第四个字符为空格，第五个字符开始是所要求的文件路径
210 if(strstr(buf, "GET") != buf) // 协议的开始说明取得文件的方式“GET”
211 {
212 DEBUG("wrong request\n");
213 return -1;
214 }
215 // 若没有指定文件名，则使用默认文件index.html
216 if(buf[4]=='/' && buf[5]==' ')
217 strcat(path, "/index.html");
218 else
219 {
220 strtok(&buf[4], " "); // strtok 分割字符串
221 strcat(path, &buf[4]); // strcat 连接字符串
222 }
223 return 0;
224 }
225
226 int error_page(int sockfd)
227 {
228 char err_str[BUFFSIZE];
229 #ifdef DEBUG_PRINT // 调试时，用于向客户端输出出错信息
230 sprintf(err_str, "HTTP/1.1 404 %s\r\n", strerror(errno));
231 #else // 发布版，则不输出具体出错信息
232 sprintf(err_str, "HTTP/1.1 404 Not Exsit\r\n");
233 #endif
234 // http协议头第一行
235 write(sockfd, err_str, strlen(err_str));
236 // 协议头第2行，说明页面的类型。只输出出错信息，所以页面类型为文本类型text/html
237 write(sockfd, "Content-Type: text/html\r\n\r\n", strlen("Content-Type: text/html\r\n\r\n"));
238 // 输出html内容
239 write(sockfd, "<html><body> the file dose not exsit </body></html>",
240 strlen("<html><body> the file not exist </body></html>"));
241 // http协议的每一行以\r\n结尾，整个协议的结尾还有额外的一行\r\n
242 return 0;
243 }
244 // 向客户端输出需要的页面
245 // 将文件内容发送给客户端，同样，服务器程序需要为该文件添加HTTP协议头
246 // connfd: 连接套接字 path: 文件的完整路径
247 int write_page(int connfd, char *path, int fd)
248 {
249 int len = strlen(path);
250 char buf[BUFFSIZE];
251 // 协议头的第一行
252 write(connfd, "HTTP/1.1 200 OK\r\n", strlen("HTTP/1.1 200 OK\r\n"));
253 // 协议头的第2行，页面类型。需要根据文件的扩展名来进行判断
254 write(connfd, "Content-Type: ", strlen("Content-Type: "));
255 // 三种图片格式
256 if(strcasecmp(&path[len-3], "jpg")==0 || strcasecmp(&path[len-4], "jpeg")==0)
257 write(connfd, "image/jpeg", strlen("image/jpeg"));
258 else if(strcasecmp(&path[len-3], "gif") == 0)
259 write(connfd, "image/gif", strlen("image/gif"));
260 else if(strcasecmp(&path[len]-3, "png") == 0)
261 write(connfd, "image/png", strlen("image/png"));
262 else
263 write(connfd, "text/html", strlen("text/html"));
264 // 添加协议尾，最后需多出一个\r\n空行
265 write(connfd, "\r\n\r\n", 4);
266 // fd = open(path, O_RDONLY);
267 while((len=read(fd, buf, BUFFSIZE)) > 0)
268 write(connfd, buf, len);
269
270 return 0;
271 }
272
273
274
275
276 # FILE: Makefile
277 # DATE: 20180205
278 # ==============
279
280 OBJECTS = common.h web_server.c main.c
281
282 all: build
283
284 build: $(OBJECTS)
285 gcc -o build $(OBJECTS)
286
287 .PHONY: clean
288 clean:
289 rm *.o
290
291
292 # FILE: config.ini
293 # DATE: 20180205
294 # ===============
295
296 port: 8000
297 root-path: /home/admin
298
299
300 # FILE: index.html
301 # DATE: 20180205
302 # ===============
303
304 <html>
305 <head>
306 <title>This is a test</title>
307 <link rel="shortcut icon" href="favicon.ico" type="image/x-icon" />
308 <link rel="icon" href="png_favicon.png" type="image/png" >
309 </head>
310 <body>
311 <p>successfully communicate</p>
312 <img src='test.jpg'>
313 </body>
314 </html>