欢迎诸位来阅读在下的博文~
在这里，在下会不定期发表一些浅薄的知识和经验，望诸位能与在下多多交流，共同努力!
江山如画，客心如若，欢迎到访，一展风采

参考环境

1. VMware Workstation Pro
2. Ubuntu20.04（运行服务器）

参考书籍

《Linux C/C++ 服务器开发实践》——朱文伟 李建英

一、HTTP的工作原理

HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是互联网上应用最广泛的协议之一，它定义了客户端（通常是浏览器）和服务器之间交换数据的规则。浏览器作为HTTP客户端通过URL向HTTP服务器端，即Web服务器发送所有请求。常见的Web服务器有：Apache服务器、IIS服务器等。
其模型如下：

以下是 HTTP 的工作原理的简化概述：

1. 建立连接

• 客户端发起请求：用户通过浏览器或其他客户端软件输入 URL 或点击链接，客户端软件解析 URL 并向服务器发起连接请求。
• DNS解析：客户端首先通过 DNS（Domain Name System）将域名解析为服务器的 IP 地址。
• TCP连接：客户端通过 TCP（Transmission Control Protocol）与服务器建立连接。HTTP 通常使用 TCP 的 80 端口，但是也可以改为8080或者其他端口。

2. 发送请求

• 请求行：客户端发送一个 HTTP 请求，通常包括请求方法（如 GET、POST）、请求的 URL 和 HTTP 版本（如 HTTP/1.1 或 HTTP/2）。
• 请求头：请求还包括一系列的请求头，如 Host（指定服务器的主机名）、User-Agent（标识客户端类型）、Accept（指定客户端可接受的响应类型）等。
• 请求体（可选）：如果请求方法（如 POST）需要发送数据，请求体将包含这些数据。

3. 服务器处理请求

• 服务器接收请求：服务器接收到请求后，根据请求方法、URL 和其他信息处理请求。
• 资源定位：服务器确定请求的资源位置，这可能是静态文件或需要动态生成的数据。
• 处理请求：如果是动态请求，服务器可能需要执行数据库查询、业务逻辑处理等。

4. 发送响应

• 状态行：服务器发送一个 HTTP 响应，包括 HTTP 版本、状态码（如 200 表示成功）和状态短语（如 “OK”）。
• 响应头：响应还包括一系列的响应头，如 Content-Type（指定响应内容的类型）、Content-Length（指定响应内容的长度）等。
• 响应体：这是服务器返回给客户端的实际数据，可以是 HTML 页面、图片、视频等。

5. 断开连接

• 关闭连接：一旦响应被客户端接收，TCP 连接通常会被关闭。对于 HTTP/1.1，如果请求头中包含 Connection: keep-alive，则连接可能会被保持打开状态，以便后续请求重用。

6. 客户端处理响应

• 解析响应：客户端软件解析响应内容，并根据内容类型进行相应的处理（如渲染 HTML 页面、显示图片等）。
  HTTP 是无状态的，这意味着每个请求都是独立的，服务器不会保存关于客户端的任何信息（除非使用 cookie 或其他机制）。这使得 HTTP 适用于简单的请求-响应模型，但也有一些局限性，比如在需要维护会话状态的应用中。

二、客户端请求的消息结构

客户端发送一个HTTP请求到服务器，改请求消息由请求行(状态行)、请求头部(首部行)、空行和请求数据(实体)四个部分组成，如图所示

注：sp 指空格，cr指回车符，lf指换行符

HTTP协议定义了8种请求方法，来表明对Request-URI指定资源的不同操作方式，具体如下：

1. GET：请求获取由Request-URI标识的资源。它通常用于请求服务器发送一个文件或数据。
2. POST：用于向服务器提交数据，通常用于提交表单数据或上传文件。POST请求可能会导致服务器上的状态改变或副作用。
3. PUT：用于将请求中的数据存储在服务器上。它通常用于更新资源，但如果资源不存在，可能会创建一个新的资源。
4. DELETE：请求服务器删除由Request-URI标识的资源。
5. HEAD：与GET方法类似，但服务器在响应中只返回头部信息，不返回实体主体（即不返回实际内容）。
6. OPTIONS：用于获取服务器支持的HTTP请求方法和其他选项信息。
7. TRACE：用于沿着到目标资源的路径执行消息回环测试，主要用于诊断和调试。
8. CONNECT：用于建立一个隧道，将连接转换为透明的TCP/IP通道，通常用于SSL加密的连接。

以下是这些方法的归纳：

• GET：检索数据。
• POST：提交数据。
• PUT：更新或创建数据。
• DELETE：删除数据。
• HEAD：检查数据的存在性或状态。
• OPTIONS：查询服务器能力。
• TRACE：跟踪请求链。
• CONNECT：建立隧道。

虽然HTTP的请求方式有8种，但是在实践中常用到的是GET和POST，其他方法可以通过这两种基本方式间接实现。

三、服务器响应的消息结构

HTTP响应由四个部分组成，分别是：状态行、消息报头（响应头）、空行和响应正文，如图：

四、HTTP状态码

当浏览者访问一个网页时，浏览器会向网页所在服务器发出请求。在浏览器接收并显示网页前，此网页所在的服务器会返回一个包含HTTP状态码的信息头用以响应浏览器的请求。
HTTP状态码的英文时HTTP Status Code。下面时常见的HTTP状态码：
200 - 请求成功
301 - 资源（网页等）被永久转移到其它URL
404 - 请求的资源（网页等）不存在
500 - 内部服务器错误

类型	描述
1**	信息，服务器收到请求，需要请求者继续执行操作
2**	成功，操作被成功接收并处理
3**	重定向，需要进一步的操作以完成请求
4**	客户端错误，请求包含语法错误或无法完成请求
5**	服务器错误，服务器在处理请求的过程中发生了错误

五、从零开始搭建HTTP服务器

现在有很多现成开源的HTTP服务器，比如非常流行的Apache，诸位若想详细了解，可以浏览下面博客一二：
在linux上架设Web服务器Apache（Ubuntu）
Linux系统的Apache2如何启动cgi模块(Ubuntu)

但是，我今天打算自己手动搭建一个，诸位若有兴趣，也可以一起来吧~

main.c

#include "httpserver.h"int main(void)
{int server_sock = -1;u_short port = 8888;int client_sock = -1;struct sockaddr_in client_name;socklen_t client_name_len = sizeof(client_name);pthread_t newthread;server_sock = startup(&port);printf("httpd running on port %d\n", port);while (1){client_sock = accept(server_sock,(struct sockaddr *)&client_name,&client_name_len);if (client_sock == -1)error_die("accept");/* accept_request(client_sock); */if (pthread_create(&newthread , NULL, (void*(*)(void*))accept_request, (void*)(intptr_t)client_sock) != 0)perror("pthread_create");}close(server_sock);return(0);
}

httpserver.h

#ifndef _HTTPSERVER_H_
#define _HTTPSERVER_H_
#include "myhead.h"#define ISspace(x) isspace((int) (x))#define SERVER_STRING "Server: jdbhttpd/0.1.0\r\n"//处理从套接字上监听到的一个HTTP请求，此函数很大部分体现服务器处理请求流程
void accept_request(void*);//返回给客户端这是一个错误请求
void bad_request(int);//读取服务器上某个文件，写道套接字中
void cat(int, FILE *);//处理发生在执行cgi程序事出现的错误
void cannot_execute(int);//打印错误信息，并退出
void error_die(const char *);//运行cgi程序的处理，是主要的函数
void execute_cgi(int, const char *, const char *, const char *);//读取套接字的一行，把回车符换行符等情况都统一为换行符结束
int get_line(int, char *, int);//把HTTP响应头部写到套接字中
void headers(int, const char *);//处理找不到请求文件的情况，即发送404
void not_found(int);//读取文件并返回给客户端，里面调用cat
void serve_file(int, const char *);//初始化http服务，包括建立套接字、绑定端口、进行监听等。
int startup(u_short *);//返回浏览器，表明method不支持
void unimplemented(int);#endif

httpserver.c

#include "myhead.h"
#include "httpserver.h"int startup(u_short *port)
{int httpd = 0;struct sockaddr_in name;httpd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (httpd == -1)error_die("socket");memset(&name, 0, sizeof(name));name.sin_family = AF_INET;name.sin_port = htons(*port);name.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);if (bind(httpd, (struct sockaddr *)&name, sizeof(name)) < 0)error_die("bind");if (*port == 0) /* if dynamically allocating a port */{socklen_t namelen = sizeof(name);if (getsockname(httpd, (struct sockaddr *)&name, &namelen) == -1)error_die("getsockname");*port = ntohs(name.sin_port);}if (listen(httpd, 5) < 0)error_die("listen");return (httpd);
}void error_die(const char *sc)
{perror(sc);exit(1);
}void accept_request(void *arg)
{int client = (intptr_t)arg;char buf[1024];int numchars;char method[255];char url[255];char path[512];size_t i, j;struct stat st;int cgi = 0;char *query_string = NULL;numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf));i = 0;j = 0;while (!ISspace(buf[j]) && (i < sizeof(method) - 1)){method[i] = buf[j];i++;j++;}method[i] = '\0';//只能识别GET和POSTif (strcasecmp(method, "GET") && strcasecmp(method, "POST")){//返回浏览器，表明格式不符unimplemented(client);return;}//如果是POST，cgi置为1，即POST的时候开启cgiif (strcasecmp(method, "POST") == 0)cgi = 1;i = 0;//跳过空格while (ISspace(buf[j]) && (j < sizeof(buf)))j++;//从缓冲区中把URL读取出来while (!ISspace(buf[j]) && (i < sizeof(url) - 1) && (j < sizeof(buf))){url[i] = buf[j];i++;j++;}url[i] = '\0';//处理GET请求if (strcasecmp(method, "GET") == 0){query_string = url;//去找GET参数，即？后面部分while ((*query_string != '?') && (*query_string != '\0'))query_string++;//如果找到了的话，说明这个请求也需要调用脚本来处理//此时就把请求字符串单独抽取出来//GET方法特点，？后面为参数if (*query_string == '?'){cgi = 1;*query_string = '\0';query_string++;}}//保存有效的URL地址并加上请求地址的主页索引，默认目录是在htdocs下//格式化URL到path数组中sprintf(path, "/root/htdocs%s", url);//默认地址，解析到的路径如果是/，则自动加上index.html，代表默认访问该路径下的index.html网页if (path[strlen(path) - 1] == '/')strcat(path, "index.html");//访问请求的文件，如果文件不存在，直接返回并发送404，如果存在，则调用cgi程序处理//根据路径找到对应文件if (stat(path, &st) == -1) //获取文件信息{while ((numchars > 0) && strcmp("\n", buf)) /* read & discard headers */numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf));not_found(client);}else{//如果文件存在但是个目录，则直接拼接index.htmlif ((st.st_mode & S_IFMT) == S_IFDIR)strcat(path, "/index.html");//判断文件的执行权限if ((st.st_mode & S_IXUSR) ||(st.st_mode & S_IXGRP) ||(st.st_mode & S_IXOTH))cgi = 1;//如果不是cgi，直接把服务器文件返回，否则执行cgiif (!cgi)serve_file(client, path);elseexecute_cgi(client, path, method, query_string);}close(client);
}int get_line(int sock, char *buf, int size)
{int i = 0;char c = '\0';int n;while ((i < size - 1) && (c != '\n')){n = recv(sock, &c, 1, 0);/* DEBUG printf("%02X\n", c); */if (n > 0){if (c == '\r'){//从缓冲区读取一个字符，但是不在缓冲区去除，相当于预览n = recv(sock, &c, 1, MSG_PEEK);/* DEBUG printf("%02X\n", c); */if ((n > 0) && (c == '\n'))recv(sock, &c, 1, 0);elsec = '\n';}buf[i] = c;i++;}elsec = '\n';}buf[i] = '\0';return (i);
}void unimplemented(int client)
{char buf[1024];sprintf(buf, "HTTP/1.0 501 Method Not Implemented\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, SERVER_STRING);send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "Content-Type: text/html\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "<HTML><HEAD><TITLE>Method Not Implemented\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "</TITLE></HEAD>\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "<BODY><P>HTTP request method not supported.\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "</BODY></HTML>\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);
}void not_found(int client)
{char buf[1024];sprintf(buf, "HTTP/1.0 404 NOT FOUND\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, SERVER_STRING);send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "Content-Type: text/html\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "<HTML><TITLE>Not Found</TITLE>\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "<BODY><P>The server could not fulfill\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "your request because the resource specified\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "is unavailable or nonexistent.\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "</BODY></HTML>\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);
}void serve_file(int client, const char *filename)
{FILE *resource = NULL;int numchars = 1;char buf[1024];buf[0] = 'A';buf[1] = '\0';while ((numchars > 0) && strcmp("\n", buf)) /* read & discard headers */numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf));resource = fopen(filename, "r");if (resource == NULL)not_found(client);else{headers(client, filename);cat(client, resource);}fclose(resource);
}void execute_cgi(int client, const char *path,const char *method, const char *query_string)
{char buf[1024];int cgi_output[2];int cgi_input[2];pid_t pid;int status;int i;char c;int numchars = 1;int content_length = -1;buf[0] = 'A';buf[1] = '\0';if (strcasecmp(method, "GET") == 0)while ((numchars > 0) && strcmp("\n", buf)) /* read & discard headers */numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf));else /* POST */{numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf));while ((numchars > 0) && strcmp("\n", buf)){buf[15] = '\0';if (strcasecmp(buf, "Content-Length:") == 0)content_length = atoi(&(buf[16]));numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf));}if (content_length == -1){bad_request(client);return;}}sprintf(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);//建立无名管道，以帮助父子进程通信if (pipe(cgi_output) < 0){cannot_execute(client);return;}if (pipe(cgi_input) < 0){cannot_execute(client);return;}//  fork后管道都复制一份，都是一样的//子进程关闭两个无用的端口，避免浪费//   x<---------------------->1   output//   0<---------------------->x   input//父进程关闭2个无用的端口，避免浪费//   0<---------------------->x   output//   x<---------------------->1   input//此时父子进程可以通信了if ((pid = fork()) < 0){cannot_execute(client);return;}if (pid == 0) /* child: CGI script */{char meth_env[255];char query_env[255];char length_env[255];dup2(cgi_output[1], 1);//将cgi_putput的写端文件描述符复制到1(即标准输出文件描述符),导致任何写入//标准输出的操作都会发送到cig_output的写入端dup2(cgi_input[0], 0); //同理close(cgi_output[0]);close(cgi_input[1]);//设置cgi的环境变量sprintf(meth_env, "REQUEST_METHOD=%s", method);putenv(meth_env);if (strcasecmp(method, "GET") == 0){sprintf(query_env, "QUERY_STRING=%s", query_string);putenv(query_env);}else{ /* POST */sprintf(length_env, "CONTENT_LENGTH=%d", content_length);putenv(length_env);}//使用execl执行cgi的脚本execl(path, path, NULL);exit(0);}else{ /* parent */close(cgi_output[1]);close(cgi_input[0]);if (strcasecmp(method, "POST") == 0)for (i = 0; i < content_length; i++){recv(client, &c, 1, 0);write(cgi_input[1], &c, 1);}while (read(cgi_output[0], &c, 1) > 0)send(client, &c, 1, 0);close(cgi_output[0]);close(cgi_input[1]);waitpid(pid, &status, 0);}
}void headers(int client, const char *filename)
{char buf[1024];(void)filename; /* could use filename to determine file type */strcpy(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);strcpy(buf, SERVER_STRING);send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "Content-Type: text/html\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);strcpy(buf, "\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);
}void cat(int client, FILE *resource)
{char buf[1024];fgets(buf, sizeof(buf), resource);while (!feof(resource)){send(client, buf, strlen(buf), 0);fgets(buf, sizeof(buf), resource);}
}void bad_request(int client)
{char buf[1024];sprintf(buf, "HTTP/1.0 400 BAD REQUEST\r\n");send(client, buf, sizeof(buf), 0);sprintf(buf, "Content-type: text/html\r\n");send(client, buf, sizeof(buf), 0);sprintf(buf, "\r\n");send(client, buf, sizeof(buf), 0);sprintf(buf, "<P>Your browser sent a bad request, ");send(client, buf, sizeof(buf), 0);sprintf(buf, "such as a POST without a Content-Length.\r\n");send(client, buf, sizeof(buf), 0);
}void cannot_execute(int client)
{char buf[1024];sprintf(buf, "HTTP/1.0 500 Internal Server Error\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "Content-type: text/html\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "<P>Error prohibited CGI execution.\r\n");send(client, buf, strlen(buf), 0);
}

myhead.h

// myhead.h
#ifndef _MYHEAD_H
#define _MYHEAD_H
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/mman.h>
#include <linux/input.h>  //跟输入子系统模型有关的头文件
#include <dirent.h>
#include <stdbool.h>
#include <strings.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/msg.h>
#include <sys/sem.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <net/if.h>
#include <netdb.h>
#include <poll.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <ctype.h>
#endif

编译运行

使用：gcc httpserver.c main.c -o main -ipthread 编译出可执行文件
如果成功，可以使用./main运行该服务器程序。

但是，现在还缺少.html文件和.cgi文件。在下已提供一份样例，如下：

index.html

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Index</title>
</head>
<body>
<p>Welcome to my HTTP webserver.</p>
<h1>Show CGI Result:</h1>
<form action="test.cgi" method="POST">
<input type="submit" value="Submit">
</form>
</body>
</html>

test.cpp（将该文件编译，然后将得到的可执行文件改名成test.cgi即可)

#include <iostream>  
using namespace std;  int main()  
{  cout << "Content-Type: text/html\n\n";  //注意结尾是两个\ncout << "<html>\n";  cout << "<head>\n";  cout << "<title>Hello World - First CGI Program</title>\n";  cout << "</head>\n";  cout << "<body bgcolor=\"yellow\">\n";  cout << "<h2> <font color=\"#FF0000\">Hello World! This is my first CGI program</font></h2>\n";  cout << "</body>\n";  cout << "</html>\n";  return 0;  
}

获得上面两个文件后，将他们统一放在/root/htdocs/目录下(如果没有该目录，可自行创建)，
当然，勿要忘记了更改目录和文件的权限：
sudo chmod +x /root/htdocs
（sudo chmod +x /root/htdocs/index.html）x
注意：不要修改.html的权限，因为在代码中当.html文件只读时，才处理
sudo chmod +x /root/htdocs/test.cgi

如此，运行main可执行文件，然后在主机的浏览器上输入：http://你的ip地址:8888/
结果如下：

点击按钮，会有如下返回：

当然，你也可以直接访问.cgi文件：

至此，结束~

望诸位不忘三连支持一下~