0. 什么是网络服务器？

网络服务器有两个含义：

1. 一台主机，负责提供网页等数据，并通过HTTP协议将数据传输给客户端（通常是浏览器）；
2. 一个提供网页的服务器程序，例如Apache、Nginx、Lighttped等。

1. Tinyhttpd简介

Tinyhttpd（6K star / 2.8K fork）是一个开源项目：

官网：

• https://sourceforge.net/projects/tinyhttpd/

Github镜像：

• https://github.com/EZLippi/Tinyhttpd

中文注释代码：

• https://github.com/cbsheng/tinyhttpd

Tinyhttpd是一个用C语言编写的极简的网络服务器，也可以称为HTTP服务器。

它的功能非常简单，仅用于学习HTTP协议和UNIX系统调用，并不能用于生产环境中。

尽管它没有商业价值，但非常适合用来了解基础的网络服务器知识。

我们可以将其作为学习更复杂和更优秀的开源项目，如Mpjg-streamer、Nginx、Lighttpd等的起点。

2. 编译运行

编译运行：

$ git clone https://github.com/EZLippi/Tinyhttpd
$ cd tinyhttpd-0.1.0
$ make
$ ./httpd 
httpd running on port 4000

用浏览器访问：

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用命令访问：

1. 使用 netstat 查看 tinyhttpd 的网络状态：

$ netstat -ant | grep 4000
tcp        0      0 0.0.0.0:4000            0.0.0.0:*               LISTEN 

1. 使用 nc 连接 tinyhttpd，并手动发送 http 请求：

$ nc 127.0.0.1 4000
GET /index.html HTTP/1.1   // 输入 http 请求

HTTP/1.0 200 OK            // 接收到 http 响应
Server: es-hacker-httpserver
Content-Type: text/html


This is a simple webserver

1. 使用 curl 给 tinyhttpd 发送 http 请求：

$ curl localhost:4000/index.html

This is a simple webserver

使用 wireshark 抓包：

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(1) 浏览器：“请给我 ××× 网页的数据。”

(2) web 服务器：“好的，这就是你要的数据。”

3. 了解一下内部实现

3.1 关于 web server 的入门知识

web server 和 http 协议在整个网络传输中的位置：

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web server 处理请求的步骤：

详细一点的步骤：

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• 建立连接——接受一个客户端连接;
• 接收请求——从网络中读取一条 http 请求报文;
• 处理请求——对请求报文进行解析;
• 访问资源——访问报文中指定的资源;
• 构建响应——创建带有正确首部的 http 响应报文;
• 发送响应——将响应回送给客户端;

什么是 http 报文？

• http 报文是符合 http 协议的文本数据块;

• 2 种类型：请求报文和响应报文;

• 请求/响应报文由以下内容组成：

• • 请求行 或状态码行
  • 头字段
  • 空行
  • 可选的报文主体数据

请求行中的方法字段：

http 协议定义了客户端和服务器之间交互的消息内容和步骤，其基本思路非常简单。

首先，客户端会向服务器发送请求消息请求消息中包含的内容是 “对什么” 和 “进行怎样的操作” 两个部分。

其中 “对什么” 的部分就是 URI (Uniform Resource Identifier，统一资源标识符)，一般就是网页或者文件或者程序等，而 “进行怎样的操作” 的部分称为方法，包括：

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3.2 Tinyhttpd 的内部实现

分解 httpd.c：

void accept_request(void *arg) 
void bad_request(int client) 
void cat(int client, FILE *resource) 
void cannot_execute(int client) 
void error_die(const char *sc) 
void execute_cgi(int client, const char *path, 
int get_line(int sock, char *buf, int size) 
void headers(int client, const char *filename) 
void not_found(int client) 
void serve_file(int client, const char *filename) 
int startup(u_short *port) 
void unimplemented(int client) 
int main(void) 

就13 个 函数，和一些宏定义，就没有其他内容了。

程序入口：main()

int main(void)
{
    int client_sock = -1;
    pthread_t newthread;

    // 1. 创建 socket，并且等待连接
    int server_sock = startup(&port);

    while (1) {
        // 2. 接受连接
        client_sock = accept();

        // 3. 创建处理线程
        pthread_create(&newthread , 
            NULL, 
            (void *)accept_request, 
            ...)
    }
}

创建 socket: startup()

int startup(u_short *port)
{
    struct sockaddr_in name;

    // 1. 创建 webserver 端的 socket
    httpd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    // 2. 初始化 webserver 的 ip 地址
    name.sin_family = AF_INET;
    name.sin_port = htons(*port);
    name.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    // 3. 绑定 webserver 的socket 和 ip 地址
    bind(httpd, (struct sockaddr *)&name, ...);

    // 4. 开始监听
    listen(httpd, 5);
}

没什么特别的，就是典型 tcp server 编程：

解析 http 请求报文：accept_request()

这里将会完成 web server 最核心的工作：

• 读取／解析 http 请求报文，构建响应报文。

void accept_request(void *arg)
{
    // 1. 提取第一行数据
    numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf));

    // ２. 从第一行数据中提取出 http 方法

    // 3. 处理 POST 方法

    // 4. 处理 GET 方法
    if (strcasecmp(method, "GET") == 0) {
        // ４.1 提取 URI
        while (...)
            query_string++;
    }

    // 5. 构建并发送 http 响应报文给客户端
    serve_file(client, path);
}

构建并发送 http 响应报文给客户端：serve_file()

void serve_file(int client, const char *filename)
{
    // 1. 打开 URI 指定的资源
    FILE *resource = fopen(filename, "r");

    // 2. 发送 响应报文的 header: HTTP/1.0 200 OK...
    headers(client, filename);

    // 3. 读取并发送资源给 客户端: fgets() ---> send()
    cat(client, resource);
}

到此，Tinyhttpd的核心实现就分析完了，更多的细节，请各位自行阅读源码吧~~~

4. 相关参考

• http 权威指南 / 第1~5章
• Unix 网络编程 / 第1~5章
• 网络是怎么连接的 / 第1、2、6章
• 深入理解 Nginx 模块;
• Lighttpd Documentation (https://redmine.lighttpd.net/projects/lighttpd/wiki/docs)

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