TinyWebServer詳解

一、介紹

TinyWebServer是一個輕量級的、高效的Web伺服器，它使用C++語言編寫，支持HTTP/1.1協議，可以處理靜態和動態內容。

該伺服器可以用於學習和理解網路編程的基礎知識，同時也可以用來搭建一個小型的Web伺服器，供個人和小型企業使用。

TinyWebServer的源代碼可以在GitHub上找到。

二、實現功能

TinyWebServer可以實現以下功能：

• 支持靜態和動態內容
• 支持HTTP/1.1協議，包括持續連接和分塊傳輸編碼
• 支持虛擬主機
• 支持CGI，可以使用腳本語言實現動態內容
• 支持HTTP認證，可以保護敏感信息
• 支持自動索引，可以顯示伺服器上的文件列表
• 支持日誌，可以記錄伺服器操作和訪問信息

三、設計思路

TinyWebServer的設計思路如下：

• 使用Reactor模式，採用epoll多路復用技術
• 使用線程池技術，支持並發處理
• 使用狀態機解析HTTP請求，實現高效解析
• 使用基於事件的FTPS協議，保證傳輸的可靠性
• 使用基於優先順序的日誌系統，實現高效日誌記錄

四、代碼示例

1. Reactor模型

/* 主線程在工作線程池中選擇可讀/寫的eventfd，若有，則建立對應的http_conn對象並註冊到I/O復用模型中，由IO線程去處理其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:
    /* 線程池中的工作線程 */
    static void* Worker(void* arg);
    void Run();

private:
    int m_thread_number;            /* 工作線程數 */
    int m_max_requests;             /* 請求隊列允許的最大請求數目 */
    pthread_t* m_threads;           /* 描述線程池的數組 */
    std::list m_request_queue;   /* 請求隊列 */
    std::list m_timer_queue;    /* 定時器隊列，管理超時的連接 */
    int m_epollfd;                  /* epoll描述符 */
    int m_eventfd;                  /* eventfd描述符 */
    std::vector m_events;  /* epoll_event事件數組 */
};

2. HTTP請求解析

bool http_conn::Read()
{
    /* 讀取客戶端數據 */
    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)
            {
                /* 讀取完畢 */
                break;
            }
            return false;
        }
        else if (len == 0)
        {
            /* 連接被關閉 */
            return false;
        }
        m_read_idx += len;
    }

    /* 解析HTTP請求 */
    http_parse_result result = ParseHttpRequest();
    if (result == HTTP_PARSE_AGAIN)
    {
        /* 未讀取完整 */
        return true;
    }
    else if (result == HTTP_PARSE_ERROR)
    {
        /* HTTP請求錯誤 */
        return false;
    }

    return true;
}

3. CGI處理

bool http_conn::ExecuteCGI()
{
    /* 執行CGI腳本 */

    /* 創建匿名管道 */
    int stdin_pipefd[2];
    int stdout_pipefd[2];
    if (pipe(stdin_pipefd) < 0 || pipe(stdout_pipefd) < 0)
    {
        return false;
    }

    /* 創建子進程 */
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        return false;
    }
    else if (pid == 0)
    {
        /* 子進程 */
        close(stdin_pipefd[1]);
        close(stdout_pipefd[0]);

        /* 重定向標準輸入輸出 */
        dup2(stdin_pipefd[0], 0);
        dup2(stdout_pipefd[1], 1);

        /* 執行CGI程序 */
        execl(m_real_file, m_real_file, nullptr);
    }
    else
    {
        /* 父進程 */
        close(stdin_pipefd[0]);
        close(stdout_pipefd[1]);

        /* 發送數據到CGI程序 */
        if (write(stdin_pipefd[1], m_string.c_str(), m_string.size())  0)
        {
            /* 發送數據給瀏覽器 */
            if (send(m_sockfd, buffer, len, 0) < 0)
            {
                return false;
            }
        }

        /* 關閉管道和子進程 */
        close(stdin_pipefd[1]);
        close(stdout_pipefd[0]);
        waitpid(pid, nullptr, 0);
    }

    return true;
}

五、總結

TinyWebServer是一個輕量級的、高效的Web伺服器，可以用於學習和理解網路編程的基礎知識，同時也可以用來搭建一個小型的Web伺服器。

它採用了Reactor模式、線程池技術、狀態機解析HTTP請求、基於事件的FTPS協議和基於優先順序的日誌系統等設計思路，保證了其高效和可靠性。

通過本文的介紹，相信讀者對TinyWebServer有了更深入的理解和認識，可以在實踐中靈活運用它。