簡介

在學習了深入理解作業系統第11章的內容後，更加深刻的理解的Socket，IO流，fork，Cgi 以及Http等知識。並且學習了HTTP伺服器的程式碼實現。並不複雜，大概300行，就可以實現傳送圖片，和執行CGI程式將結果返回給客戶端。

具體實現過程

伺服器程式碼：

程式碼量比較少，而且添加了一些註釋，簡明易懂。
csapp.h是該書的通用標頭檔案，定義了一些常量，以及進一步封裝了一些系統呼叫（檢查返回值等）。對應的函式實現程式碼為csapp.c
（全書的程式碼網上有資源）

#include "csapp.h"

void doit(int fd);
void read_requesthdrs(rio_t *rp);
int
 
 parse_uri(char *uri, char *filename, char *cgiargs);
void serve_static(int fd, char *filename, int filesize);
void get_filetype(char *filename, char *filetype);
void serve_dynamic(int fd, char *filename, char *cgiargs);
void clienterror(int fd, char *cause, char *errnum, 
         char *shortmsg, char
 
 *longmsg);

int main(int argc, char **argv) 
{
    int listenfd, connfd, port, clientlen;
    struct sockaddr_in clientaddr;

    /* 檢查命令列輸入 */
    if (argc != 2) {
    fprintf(stderr, "usage: %s <port>\n", argv[0]);
    exit(1);
    }
    port = atoi(argv[1]); //獲取伺服器埠號

    //迴圈監聽客戶端請求
    listenfd = Open_listenfd(port);
    while
 
 (1) {
    clientlen = sizeof(clientaddr);
    connfd = Accept(listenfd, (SA *)&clientaddr, &clientlen); //接收客戶端的請求
    doit(connfd);                                             //執行服務
    Close(connfd);                                            //關閉與客戶端的連線
    }
}
/* $end tinymain */

/*
 * doit - 處理一個Http請求
 */
/* $begin doit */
void doit(int fd) 
{
    int is_static;  //是否為靜態請求
    struct stat sbuf;

    char buf[MAXLINE], 
    method[MAXLINE], //請求方法 
    uri[MAXLINE],    //uri路徑
    version[MAXLINE]; //MAXLINE:8192

    char filename[MAXLINE],  //檔名
    cgiargs[MAXLINE]; //cgi程式的引數
    rio_t rio;


    //讀取客戶的請求 以及HTTP標頭檔案 
    //Rio_readinitb是封裝過的IO讀取函式
    Rio_readinitb(&rio, fd);
    Rio_readlineb(&rio, buf, MAXLINE);    //讀取請求              
    sscanf(buf, "%s %s %s", method, uri, version);   //解析請求 
    if (strcasecmp(method, "GET")) {             //只能提供GET   
       clienterror(fd, method, "501", "Not Implemented",
                "Tiny does not implement this method");
        return;
    }                                
    read_requesthdrs(&rio);            //讀取請求頭 


    //從瀏覽器的輸入欄中解析GET請求
    is_static = parse_uri(uri, filename, cgiargs);       //靜態圖片 / 動態加法請求檢查
    if (stat(filename, &sbuf) < 0) {                  //沒有使用者所請求的檔案   
    clienterror(fd, filename, "404", "Not found",
            "Tiny couldn't find this file");
    return;
    }                                                    //line:netp:doit:endnotfound

    if (is_static) { /* 靜態請求，返回圖片*/          
    if (!(S_ISREG(sbuf.st_mode)) || !(S_IRUSR & sbuf.st_mode)) { //line:netp:doit:readable
        clienterror(fd, filename, "403", "Forbidden",
            "Tiny couldn't read the file");
        return;
    }
    serve_static(fd, filename, sbuf.st_size);        //將圖片傳送給客戶端
    }
    else { /* 呼叫CGI程式執行加法運算*/
    if (!(S_ISREG(sbuf.st_mode)) || !(S_IXUSR & sbuf.st_mode)) { 
        clienterror(fd, filename, "403", "Forbidden",
            "Tiny couldn't run the CGI program");
        return;
    }
    serve_dynamic(fd, filename, cgiargs);            //動態服務，傳入引數給cgi程式
    }
}
/* $end doit */

/*
 * read_requesthdrs - read and parse HTTP request headers
 */
/* $begin read_requesthdrs */
void read_requesthdrs(rio_t *rp) 
{
    char buf[MAXLINE];

    Rio_readlineb(rp, buf, MAXLINE);
    while(strcmp(buf, "\r\n")) {          //HTTP Header 規定以\r\n結尾
    Rio_readlineb(rp, buf, MAXLINE);
    printf("%s", buf);
    }
    return;
}
/* $end read_requesthdrs */

/*
*
 *  解析瀏覽器發來的URI中的檔名 或者 是 CGI引數（加法的兩個數）
 *  返回值：0為動態CGI，1為靜態圖片
 */
/* $begin parse_uri */
int parse_uri(char *uri, char *filename, char *cgiargs) 
{
    char *ptr;

    if (!strstr(uri, "cgi-bin")) {  /* Static content */ //line:netp:parseuri:isstatic
    strcpy(cgiargs, "");                             //line:netp:parseuri:clearcgi
    strcpy(filename, ".");                           //line:netp:parseuri:beginconvert1
    strcat(filename, uri);                           //line:netp:parseuri:endconvert1
    if (uri[strlen(uri)-1] == '/')                   //line:netp:parseuri:slashcheck
        strcat(filename, "home.html");               //line:netp:parseuri:appenddefault
    return 1;
    }
    else {  /* Dynamic content */                        //line:netp:parseuri:isdynamic
    ptr = index(uri, '?');                           //line:netp:parseuri:beginextract
    if (ptr) {
        strcpy(cgiargs, ptr+1);
        *ptr = '\0';
    }
    else 
        strcpy(cgiargs, "");                         //line:netp:parseuri:endextract
    strcpy(filename, ".");                           //line:netp:parseuri:beginconvert2
    strcat(filename, uri);                           //line:netp:parseuri:endconvert2
    return 0;
    }
}
/* $end parse_uri */

/*
 * 
 * 靜態服務 : 拷貝圖片返回給客戶
 */
/* $begin serve_static */
void serve_static(int fd, char *filename, int filesize) 
{
    int srcfd;
    char *srcp, filetype[MAXLINE], buf[MAXBUF];

    /* 傳送伺服器響應Header給客戶端 */
    get_filetype(filename, filetype);       //line:netp:servestatic:getfiletype
    sprintf(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n");    //line:netp:servestatic:beginserve
    sprintf(buf, "%sServer: Tiny Web Server\r\n", buf);
    sprintf(buf, "%sContent-length: %d\r\n", buf, filesize);
    sprintf(buf, "%sContent-type: %s\r\n\r\n", buf, filetype);
    Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));       //line:netp:servestatic:endserve

    /* 通過記憶體對映，傳送檔案 */
    srcfd = Open(filename, O_RDONLY, 0);    //line:netp:servestatic:open
    srcp = Mmap(0, filesize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, srcfd, 0);//line:netp:servestatic:mmap
    Close(srcfd);                           //line:netp:servestatic:close
    Rio_writen(fd, srcp, filesize);         //line:netp:servestatic:write
    Munmap(srcp, filesize);                 //line:netp:servestatic:munmap
}

/*
 * 
 * 獲取檔案型別
 */
void get_filetype(char *filename, char *filetype) 
{
    if (strstr(filename, ".html"))
    strcpy(filetype, "text/html");
    else if (strstr(filename, ".gif"))
    strcpy(filetype, "image/gif");
    else if (strstr(filename, ".jpg"))
    strcpy(filetype, "image/jpeg");
    else
    strcpy(filetype, "text/plain");
}  
/* $end serve_static */

/*
 * 
 * 動態服務：執行CGI程式，將結果返回給客戶端（瀏覽器顯示加法結果）
 */
/* $begin serve_dynamic */
void serve_dynamic(int fd, char *filename, char *cgiargs) 
{
    char buf[MAXLINE], *emptylist[] = { NULL };

    /* Return first part of HTTP response */
    sprintf(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n"); 
    Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));
    sprintf(buf, "Server: Tiny Web Server\r\n");
    Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));

    //建立子程序
    if (Fork() == 0) { /* child */ //line:netp:servedynamic:fork
    /* Real server would set all CGI vars here */
    //傳送環境變數
    setenv("QUERY_STRING", cgiargs, 1); 
    //重定向stdout
    Dup2(fd, STDOUT_FILENO);         
    //執行伺服器上的CGI程式
    Execve(filename, emptylist, environ); 
    }
    Wait(NULL); // 父程序等待子程序結束並回收
}
/* $end serve_dynamic */

/*
 * 
 * 返回請求錯誤訊息給客戶端
 */
/* $begin clienterror */
void clienterror(int fd, char *cause, char *errnum, 
         char *shortmsg, char *longmsg) 
{
    char buf[MAXLINE], body[MAXBUF];

    /* Build the HTTP response body */
    sprintf(body, "<html><title>Tiny Error</title>");
    sprintf(body, "%s<body bgcolor=""ffffff"">\r\n", body);
    sprintf(body, "%s%s: %s\r\n", body, errnum, shortmsg);
    sprintf(body, "%s<p>%s: %s\r\n", body, longmsg, cause);
    sprintf(body, "%s<hr><em>The Tiny Web server</em>\r\n", body);

    /* Print the HTTP response */
    sprintf(buf, "HTTP/1.0 %s %s\r\n", errnum, shortmsg);
    Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));
    sprintf(buf, "Content-type: text/html\r\n");
    Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));
    sprintf(buf, "Content-length: %d\r\n\r\n", (int)strlen(body));
    Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));
    Rio_writen(fd, body, strlen(body));
}
/* $end clienterror */

Cgi程式-加法器adder.c ：

#include "csapp.h"

int main(void) {
    char *buf, *p;
    char arg1[MAXLINE], arg2[MAXLINE], content[MAXLINE];
    int n1=0, n2=0;

    /* Extract the two arguments */
    if ((buf = getenv("QUERY_STRING")) != NULL) {
    p = strchr(buf, '&');
    *p = '\0';
    strcpy(arg1, buf);
    strcpy(arg2, p+1);
    n1 = atoi(arg1);
    n2 = atoi(arg2);
    }

    /* Make the response body */
    sprintf(content, "Welcome to add.com: ");
    sprintf(content, "%sTHE Internet addition portal.\r\n<p>", content);
    sprintf(content, "%sThe answer is: %d + %d = %d\r\n<p>", 
        content, n1, n2, n1 + n2);
    sprintf(content, "%sThanks for visiting!\r\n", content);

    /* Generate the HTTP response */
    printf("Content-length: %d\r\n", (int)strlen(content));
    printf("Content-type: text/html\r\n\r\n");
    printf("%s", content);
    fflush(stdout);
    exit(0);
}
/* $end adder */

HTTP伺服器目錄結構

cgi-bin中存放編譯好的adder.c的二進位制adder.o檔案：

執行HTTP伺服器

linux環境下瀏覽器請求服務

1）靜態服務，返回圖片

2）CGI動態服務，返回加法結果：

伺服器輸出日誌