C++初级项目-webserver（1）

1.引言

Web服务器是一个基于Linux的简单的服务器程序，其主要功能是接收HTTP请求并发送HTTP响应，从而使客户端能够访问网站上的内容。本项目旨在使用C++语言，基于epoll模型实现一个简单的Web服务器。选择epoll模型是为了高效地处理大量并发连接。

2.项目概览

这个项目的目标是实现一个简单的Web服务器，可以处理基本的HTTP请求并发送相应的HTTP响应。项目结构包括服务器初始化、Epoll模型的使用、事件处理循环、HTTP请求处理、文件发送、错误处理等关键模块。技术和工具方面使用了C++语言、epoll模型以及socket编程。

根据这个服务器可以实现下面的功能，打开Linux环境下的文件。

在浏览器上面的搜索栏输入http://192.168.44.3:9999/hanzi.c

192.168.44.3是Linux环境的本机IP地址，9999是端口号，hanzi.c是打开的文件名

3.Epoll模型

1. 基本概念和优势

  • Epoll简介：Epoll（Event Poll）是Linux内核为处理大量文件描述符而设计的一种高效的I/O事件通知机制。它允许程序监视多个文件描述符上的事件状态，而无需轮询这些文件描述符。

  • 优势：

    • 高效的事件通知机制：Epoll使用基于事件的机制，只有当事件发生时才会通知应用程序，避免了轮询的开销。
    • 支持大量并发连接： 适用于处理大量并发连接的场景，能够有效管理数以千计的文件描述符。
    • 适用于非阻塞I/O： 与非阻塞模型结合使用，使得应用程序能够同时处理多个连接而不被阻塞。

2. 创建Epoll树和添加文件描述符

// 创建epoll树
int epfd = epoll_create(1024);
if (epfd < 0) {perror("epoll_create error");close(lfd);return -1;
}// 将监听文件描述符lfd添加到epoll树上
struct epoll_event ev;
ev.data.fd = lfd;
ev.events = EPOLLIN;
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, lfd, &ev);

  • epoll_create： 创建一个epoll实例，返回一个用于标识该实例的文件描述符。
  • epoll_ctl： 控制epoll实例的行为，可以用于注册、修改或删除文件描述符。

3. Epoll事件处理循环

int nready;
struct epoll_event events[1024];
while (1) {// 等待事件发生nready = epoll_wait(epfd, events, 1024, -1);if (nready < 0) {if (errno == EINTR) {continue;}break;}for (int i = 0; i < nready; i++) {int sockfd = events[i].data.fd;// 处理监听文件描述符lfd上的事件if (sockfd == lfd) {// 接受新的客户端连接int cfd = Accept(lfd, NULL, NULL);// 设置cfd为非阻塞int flag = fcntl(cfd, F_GETFL);flag |= O_NONBLOCK;fcntl(cfd, F_SETFL, flag);// 将新的cfd添加到epoll树上ev.data.fd = cfd;ev.events = EPOLLIN;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &ev);} else {// 处理客户端数据http_request(sockfd);}}
}

  • epoll_wait： 等待事件发生，返回就绪事件的数量。
  • events数组： 存储发生事件的文件描述符和事件类型。
  • EPOLLIN： 表示文件描述符上有可读数据。
  • Accept函数： 用于接受新的客户端连接。
  • fcntl函数： 用于设置文件描述符的属性，将其设置为非阻塞。

通过这样的Epoll模型，服务器能够高效地处理并发连接，只在有事件发生时才进行相应的处理，避免了不必要的轮询。

4. 事件处理循环

1. 服务器主循环

服务器的主循环是一个持续运行的事件处理循环，通过调用等待事件的发生。一旦有事件发生，主循环将负责处理这些事件。epoll_wait

  • epoll_wait： 等待事件发生，返回就绪事件的数量。
  • events数组： 存储发生事件的文件描述符和事件类型。
  • EPOLLIN： 表示文件描述符上有可读数据。
  • Accept函数： 用于接受新的客户端连接。
  • fcntl函数： 用于设置文件描述符的属性，将其设置为非阻塞。

2. 处理连接请求和客户端数据

在主循环中，通过判断就绪事件的文件描述符，可以区分是监听文件描述符lfd上的连接请求还是客户端文件描述符上的数据到达事件。

// 处理监听文件描述符lfd上的事件
if (sockfd == lfd) {// 接受新的客户端连接int cfd = Accept(lfd, NULL, NULL);// 设置cfd为非阻塞int flag = fcntl(cfd, F_GETFL);flag |= O_NONBLOCK;fcntl(cfd, F_SETFL, flag);// 将新的cfd添加到epoll树上ev.data.fd = cfd;ev.events = EPOLLIN;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &ev);
} else {// 处理客户端数据http_request(sockfd);
}

如果是监听文件描述符lfd上的事件，表示有新的客户端连接请求，通过函数接受连接，并将新的客户端文件描述符设置为非阻塞，然后将其添加到epoll树上，监听其读事件。Accept

如果是客户端文件描述符上的事件，表示有数据到达，调用函数处理客户端的HTTP请求。http_request

通过这样的事件处理循环，服务器能够实时响应连接请求### 事件处理循环.

5.HTTP请求处理


1. 解析HTTP请求行


在处理客户端数据时，首先需要解析HTTP请求行，提取请求类型、文件名和协议版本。这是通过读取客户端发送的数据并解析其中的信息来实现的。


此代码从客户端文件描述符sockfd中读取HTTP请求行数据，然后使用函数解析出请求类型（GET、POST等）、文件名和协议版本。这样，服务器就能了解客户端请求的基本信息。sscanf

2. 区分请求类型，处理GET请求
在得到请求类型后，服务器通常需要根据不同的请求类型采取不同的处理方式。以下是处理GET请求的简化示例：

//判断文件是否存在struct stat st;if(stat(pFile, &st)<0){printf("file not exist\n");//发送头部信息send_header(cfd, "404", "NOT FOUND", get_mime_type(".html"), 0);//发送文件内容send_file(cfd, "error.html");   }else //若文件存在{//判断文件类型//普通文件if(S_ISREG(st.st_mode)){printf("file exist\n");//发送头部信息send_header(cfd, "200", "OK", get_mime_type(pFile), st.st_size);//发送文件内容send_file(cfd, pFile);}//目录文件else if(S_ISDIR(st.st_mode)){}}


在这个例子中，如果是GET请求，服务器首先检查请求的文件是否存在。如果文件存在，就发送HTTP响应头，然后发送文件内容;如果文件不存在，就发送404错误页面。对于其他类型的请求（非GET请求），服务器返回501 Not Implemented的错误响应。

6.完整代码和项目包

webserver.c

//web服务端程序--使用epoll模型
#include <unistd.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <dirent.h>#include "pub.h"
#include "wrap.h"int http_request(int cfd);int main()
{//改变当前进程的工作目录char path[255] = {0};sprintf(path, "%s/%s", getenv("HOME"), "webpath");chdir(path);//创建socket--设置端口复用---bindint lfd = tcp4bind(9999, NULL);//设置监听Listen(lfd, 128);//创建epoll树int epfd = epoll_create(1024);if(epfd<0){perror("epoll_create error");close(lfd);return -1;}//将监听文件描述符lfd上树struct epoll_event ev;ev.data.fd = lfd;ev.events = EPOLLIN;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, lfd, &ev);int i;int cfd;int nready;int sockfd;struct epoll_event events[1024];while(1){//等待事件发生nready = epoll_wait(epfd, events, 1024, -1);if(nready<0){if(errno==EINTR){continue;}break;}for(i=0; i<nready; i++){sockfd = events[i].data.fd;//有客户端连接请求if(sockfd==lfd){//接受新的客户端连接cfd = Accept(lfd, NULL, NULL);//设置cfd为非阻塞int flag = fcntl(cfd, F_GETFL);flag |= O_NONBLOCK;fcntl(cfd, F_SETFL, flag);//将新的cfd上树ev.data.fd = cfd;ev.events = EPOLLIN;epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, cfd, &ev);}else{//有客户端数据发来http_request(cfd);}           }       }
}int send_header(int cfd, char *code, char *msg, char *fileType, int len)
{char buf[1024] = {0};sprintf(buf, "HTTP/1.1 %s %s\r\n", code, msg);sprintf(buf+strlen(buf), "Content-Type:%s\r\n", fileType);if(len>0){sprintf(buf+strlen(buf), "Content-Length:%d\r\n", len);}strcat(buf, "\r\n");Write(cfd, buf, strlen(buf));return 0;
}int send_file(int cfd, char *fileName)
{//打开文件int fd = open(fileName, O_RDONLY);if(fd<0){perror("open error");return -1;}//循环读文件, 然后发送int n;char buf[1024];while(1){memset(buf, 0x00, sizeof(buf));n = read(fd, buf, sizeof(buf));if(n<=0){break;}else{Write(cfd, buf, n);}}
}int http_request(int cfd)
{int n;char buf[1024];//读取请求行数据, 分析出要请求的资源文件名memset(buf, 0x00, sizeof(buf));Readline(cfd, buf, sizeof(buf));printf("buf==[%s]\n", buf);//GET /hanzi.c HTTP/1.1char reqType[16] = {0};char fileName[255] = {0};char protocal[16] = {0};sscanf(buf, "%[^ ] %[^ ] %[^ \r\n]", reqType, fileName, protocal);printf("[%s]\n", reqType);printf("[%s]\n", fileName);printf("[%s]\n", protocal);char *pFile = fileName+1;printf("[%s]\n", pFile);//循环读取完剩余的数据while((n=Readline(cfd, buf, sizeof(buf)))>0);//判断文件是否存在struct stat st;if(stat(pFile, &st)<0){printf("file not exist\n");//发送头部信息send_header(cfd, "404", "NOT FOUND", get_mime_type(".html"), 0);//发送文件内容send_file(cfd, "error.html");   }else //若文件存在{//判断文件类型//普通文件if(S_ISREG(st.st_mode)){printf("file exist\n");//发送头部信息send_header(cfd, "200", "OK", get_mime_type(pFile), st.st_size);//发送文件内容send_file(cfd, pFile);}//目录文件else if(S_ISDIR(st.st_mode)){}}
}

本文用到了俩个库pub.h 和wrap.h 这俩个头文件

本文在提供了完整的代码包：https://download.csdn.net/download/qq_64691289/88547649

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.mzph.cn/news/156556.shtml

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