TinyWebServer详解

发布时间:2023-05-21

一、介绍

TinyWebServer是一个轻量级的、高效的Web服务器,它使用C++语言编写,支持HTTP/1.1协议,可以处理静态和动态内容。 该服务器可以用于学习和理解网络编程的基础知识,同时也可以用来搭建一个小型的Web服务器,供个人和小型企业使用。 TinyWebServer的源代码可以在GitHub上找到。

二、实现功能

TinyWebServer可以实现以下功能:

  • 支持静态和动态内容
  • 支持HTTP/1.1协议,包括持续连接和分块传输编码
  • 支持虚拟主机
  • 支持CGI,可以使用脚本语言实现动态内容
  • 支持HTTP认证,可以保护敏感信息
  • 支持自动索引,可以显示服务器上的文件列表
  • 支持日志,可以记录服务器操作和访问信息

三、设计思路

TinyWebServer的设计思路如下:

  • 使用Reactor模式,采用epoll多路复用技术
  • 使用线程池技术,支持并发处理
  • 使用状态机解析HTTP请求,实现高效解析
  • 使用基于事件的FTPS协议,保证传输的可靠性
  • 使用基于优先级的日志系统,实现高效日志记录

四、代码示例

1. Reactor模型

/* 主线程在工作线程池中选择可读/写的eventfd,若有,则建立对应的http_conn对象并注册到I/O复用模型中,由IO线程去处理其read和write事件 */
class ThreadPool
{
public:
    ThreadPool(int thread_number = 8, int max_request = 10000);
    ~ThreadPool();
    bool Append(HttpConn* request, int state);
    bool Append(TimerNode* timer, int state);
private:
    /* 线程池中的工作线程 */
    static void* Worker(void* arg);
    void Run();
private:
    int m_thread_number;            /* 工作线程数 */
    int m_max_requests;             /* 请求队列允许的最大请求数目 */
    pthread_t* m_threads;           /* 描述线程池的数组 */
    std::list<httpconn*> m_request_queue;   /* 请求队列 */
    std::list<timernode*> m_timer_queue;    /* 定时器队列,管理超时的连接 */
    int m_epollfd;                  /* epoll描述符 */
    int m_eventfd;                  /* eventfd描述符 */
    std::vector<epoll_event> m_events;  /* epoll_event事件数组 */
};

2. HTTP请求解析

bool http_conn::Read()
{
    /* 读取客户端数据 */
    int len = 0;
    while(true)
    {
        len = recv(m_sockfd, m_read_buf + m_read_idx, READ_BUFFER_SIZE - m_read_idx, 0);
        if (len < 0)
        {
            if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK)
            {
                /* 读取完毕 */
                break;
            }
            return false;
        }
        else if (len == 0)
        {
            /* 连接被关闭 */
            return false;
        }
        m_read_idx += len;
    }
    /* 解析HTTP请求 */
    http_parse_result result = ParseHttpRequest();
    if (result == HTTP_PARSE_AGAIN)
    {
        /* 未读取完整 */
        return true;
    }
    else if (result == HTTP_PARSE_ERROR)
    {
        /* HTTP请求错误 */
        return false;
    }
    return true;
}

3. CGI处理

bool http_conn::ExecuteCGI()
{
    /* 执行CGI脚本 */
    /* 创建匿名管道 */
    int stdin_pipefd[2];
    int stdout_pipefd[2];
    if (pipe(stdin_pipefd) < 0 || pipe(stdout_pipefd) < 0)
    {
        return false;
    }
    /* 创建子进程 */
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        return false;
    }
    else if (pid == 0)
    {
        /* 子进程 */
        close(stdin_pipefd[1]);
        close(stdout_pipefd[0]);
        /* 重定向标准输入输出 */
        dup2(stdin_pipefd[0], 0);
        dup2(stdout_pipefd[1], 1);
        /* 执行CGI程序 */
        execl(m_real_file, m_real_file, nullptr);
    }
    else
    {
        /* 父进程 */
        close(stdin_pipefd[0]);
        close(stdout_pipefd[1]);
        /* 发送数据到CGI程序 */
        if (write(stdin_pipefd[1], m_string.c_str(), m_string.size()) < 0)
        {
            return false;
        }
        /* 从CGI程序读取数据 */
        char buffer[1024];
        int len = 0;
        while((len = read(stdout_pipefd[0], buffer, 1024)) > 0)
        {
            /* 发送数据给浏览器 */
            if (send(m_sockfd, buffer, len, 0) < 0)
            {
                return false;
            }
        }
        /* 关闭管道和子进程 */
        close(stdin_pipefd[1]);
        close(stdout_pipefd[0]);
        waitpid(pid, nullptr, 0);
    }
    return true;
}

五、总结

TinyWebServer是一个轻量级的、高效的Web服务器,可以用于学习和理解网络编程的基础知识,同时也可以用来搭建一个小型的Web服务器。 它采用了Reactor模式、线程池技术、状态机解析HTTP请求、基于事件的FTPS协议和基于优先级的日志系统等设计思路,保证了其高效和可靠性。 通过本文的介绍,相信读者对TinyWebServer有了更深入的理解和认识,可以在实践中灵活运用它。