通过http协议构建一个Web服务器，该服务器能够处理浏览器发过来的http请求，并根据http请求返回http响应给浏览器。该服务器的功能上可以存放各种各样的资源（文件，视频），用户可以利用浏览器来访问我的服务器资源，也可以提交数据给服务器，让服务器去处理结果，并返回给浏览器。简单点说，就是搭建个人网站，你可以在服务器上存放各种各样的资源，然后通过浏览器去请求你服务器上的各种各样的资源（视频，网页，音频等等）。

2. 项目展示

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由于博主没怎么学html+css+js的知识，所以网页就做得很一般，如果你们想学前端的话，同时推荐一个网站给你们:HTML 系列教程

二. 认识http协议

1. 什么是URI?

Web上可用的每种资源 - HTML文档、图像、视频片段、程序等 - 由一个通用资源标志符（Uniform Resource Identifier, 简称"URI"）进行定位。URI一般由三部分组成，一.存放资源主机名，二.资源自身的名称（一般由路径表示）三.访问该资源所携带的参数，参数可有可无，例如：http://www.webmonkey.com.cn/html/html40/ 　　这个URI是这样的：这是一个可通过HTTP协议访问的资源，位于主机www.webmonkey.com.cn上，通过路径“/html/html40”访问。

其中www.webmonkey.com.cn是一个域名地址，它作为将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。

也就是说域名地址是用来唯一标识网络中的的一台机器。访问服务器，也可以直接使用IP地址去寻找服务器，这本质是一样的，只是域名需要先转换为ip地址，再去寻找服务器。找到服务器后，URI中的IP地址就丢掉，URI中的就只剩下资源自身的名称和参数。

2. http请求和响应过程

浏览器请求服务器的资源需要给服务器发送http请求，而服务器给返回资源是返回一个http响应给浏览器的，所以我们需要记住http请求和http请求的格式，以至便于我们后面的编码。

3. 具体的http请求

http请求包含4个部分，请求行，请求报头，空行，请求正文。

请求行：请求方法 URI Http的版本
请求报头：请求的属性，每种属性是用\\n进行分隔开，遇到空行则表示请求报头结束。
空行：将请求报头和请求正文分隔开
请求正文：空行的后面的内容就是请求正文，如果请求正文存在，那么请求报头中就有一个Content-Length属性来标识正文的大小。

4. 具体http的响应

http响应包含4个部分：响应行，响应报头，响应空行，响应正文

响应行：http协议及版本状态码状态码描述
响应报头：响应的属性，每组属性都用\\n进行分隔，遇到空行则响应报头结束
响应空行：用来分隔响应报头和响应正文
响应正文：响应空行的后面，响应报头中有一个Content-Length用来标识响应正文的大小。

5. Http支持的方法

在我的服务器，我主要实现了GET和POST方法，因为这两种方法是最常用的，其他的方法后续有补充的话，我将会更新我的博客。。

开始编码

三. 工具类

在我们的工具类中，有两个函数在编写协议的时候经常会用到，一个是ReadLine()函数，一个是Cutstring函数（），ReadLine()函数的作用是将sock中的数据一行一行的读取上来，当浏览器发送http请求给服务器的时候，请求行是为第一行，请求报头中的每种属性也是按行区分开来的，所以我们会用该函数去读取http请求。其中，不同浏览器发送过来的http请求中行分隔符是不太一样的，有的是“\\n",有的是"\\r\\n"，有的是“\\r",因此，我们可以将所有的行分隔符都处理成”\\n".方便我们后续的处理。

recv（）函数中携带MSG_PEEK标志位表示的是只查看sock中数据，但是不将数据拿到应用层上，也就是说，不将这次读取sock中的数据给删除掉。

如果拿到的字符是\\r,那么我们需要判断下一个字符是否为\\r\\n,如果不是\\n，那么该行已经结束，但我们不能破坏下一行的数据，因此就MSG_PEEK进行查看。

四. Http服务器的构建

当http服务器收到一个请求的时候，服务器需要做4件工作：读取请求，分析请求，构建响应，发送响应。

1. http请求类

2. http响应类

五. 读取请求

服务器在sock收到的请求是一堆字符串，那么怎么读取呢？我们可以使用工具类中的ReadLine()函数将sock中的请求一行一行的读取上来然后分类到http请求中的请求行，请求报头，空行，请求正文中。

1. 读取请求行

因为第一行一定是请求行，将读取到的第一行放进request_line中。

2. 读取请求报头

因为在请求报头的每种属性，是按行为单位的，所以我们从sock中一行一行的读取

请求报头的属性，然后再将读取的属性插入到请求报头中。

3. 解析请求行

分析请求行：我们需要将读取到的请求行拆分成三个部分：请求方法，URI，请求版本，以便我们后续根据请求方法，URI和版本构建响应。

在请求行中，method，uri和version它们之间都隔着空格，所以可以使用streamstring将请求行拆分成method，uri，version，具体使用如下：

输出结果：

tranfrom函数:将method都转换成大写，因为有些浏览器发送的http请求有可能大小写不一样，例如：GET,Get,get，所以我们将拿到的请求都统一转换为大写。

5. 解析URI

URI中包含请求资源的路径或者包含请求资源的路径和参数，资源的路径是指明指明浏览器要访问的资源的位置，参数是直接给传递给找到的资源。所以需要将URI拆分成请求路径和参数。

在GET方法中，URI中可能包含请求资源的路径和参数，路径与参数是用？相隔开的，如下：

其中/test_cgi是请求路径，a=100&b=200是参数，参数与参数之间是用&分隔开的。

也可能只包含请求路径：

右上图可以得知，我们判断一个GET方法是否带路径，我们只需要判断URI中是否存在？，如果存在，我们将URI拆分成两部分path和parameter，如果不存在直接将URI赋值path。

如果是POST方法，URI只可能包含路径，如果有参数，参数是存放在正文中的，因此如果是POST方法，我们直接将URI赋值给path即可。

6.分析请求报头

请求报头中包含了请求中的各种信息，但是它们都是以 ”属性名：属性信息“ 的形式存储在vector中，例如：“Content-Length: 10",为了方便我们找到请求报头中的各种信息，我们需要将请求报头中的每种属性拆分成属性名-属性信息键对值存放在unordered_map。

每种报头中每种属性里，属性名和属性信息都是用 “：”分隔开的。如下：

因此我们需要根据”：“将属性名和属性信息分隔开来。

代码：

7. 读取请求正文

当解析请求行和请求报头完后，我们就可以知道method和Content-Length，我们就可以判断请求正文中有内容？如果请求正文中有内容，那么就需要读取多少？

在GET方法中，请求正文是被设置为空，所以GET方法是不需要读取请求正文的，如果是POST方法，它的请求正文有可能为空，也有可能存在，如果POST方法中的请求正文存在，Content-Length是不等于0的，在sock读取多少个字节呢，根据Content-Length判断即可，如果POST方法中的请求正文不存在，那么Content-Length是为0，因此是不需要读取请求正文的。

判断是否需要读取request正文

读取正文

六. 构建响应的预处理工作

浏览器给服务器发出一个http请求目的是让服务器完成某种任务，可能是想访问服务器上的某种资源（文本文件，视频，音频等等），也可能让服务器处理某些数据等等，服务器完成的结果是需要返回给我们的浏览器，文本文件的内容，视频，音频，或数据处理的结果都需要返回给浏览器，但服务器的处理结果是不能直接返回给浏览器，是需要构建一个http响应返回浏览器的，处理结果就放在http的响应正文中。

http响应的构建需要包含：响应行，响应报头，响应空行，响应正文。

构建响应行：版本响应状态码响应状态码描述

构建响应报头：构建响应报头至少需要构建 Content-Type 和 Content-Length属性，Content-Type描述的是服务器返回资源是什么类型，Content-Length描述的服务器返回的资源的大小。每种属性都以空行作为结尾。

构建响应行：将响应报头和响应正文分隔开。

构建响应正文：存放文本文件的内容，视频，音频或数据的处理结果。

在我们构建响应之前，我们需要根据浏览器发出的http请求来找到我们服务器上的资源，也就是我们的请求路径path。path在解析URI中就已经处理好了，接下来我们直接用就可以了。

我们解析看到的path都是以/开头，此时就有一个问题，浏览器访问资源的路径是从服务器上的根目录下开始找的吗？答案是不一定，在哪里找资源取决于我们把所有资源放在哪一个目录下。举个例子：

我将我的服务器上所有的资源都放在wwwroot目录下，那么浏览器想要访问的服务器上的资源，就需要到wwwroot目录下去寻找资源。

可是浏览器发送过来的路径都是以根路径最开始的呀，http进程是怎么到wwwroot目录下去寻找资源呢？答案是http进程在接收到浏览器的访问路径时，首先会对该路径进行修饰的，例如，我的资源目录是wwwroot，它与http进程是在同一个目录下，所以我的http进程是可以通过相对路径去访问wwwroot目录，因此在编码的时候，我会让我的http进程在路径的前面加上wwwroot，例如请求路径是/test_cgi，修饰后的路径就变为wwwroot/test_cgi,这样我们的http进程就会去wwwroot目录下查找资源。

接下来我们就需要判断该路径下的资源是否存在，如果不存在，那么将状态码设置为404，也就是找不到的意思，如果该资源存在，那么我们还需要再一步判断，如果访问的资源是一个文本文件，我们需要记录该文件的大小，然后将该文本文件去构建一个http响应，如果是一个可执行程序，那么我们将标识cgi为真，对其进行cgi处理（下面会讲，不懂的可以先跳动下面看以下cgi处理），如果访问的资源是一个目录呢？是不是就不用进行处理呢？或者有什么办法可以解决这个问题？

其中一个解决办法就是在每一个目录下都建立一个index.html文件，这个文件代表的是该目录的首页，如果访问到该目录，并且没指明访问该目录的哪一个资源时，htpt进程就会直接将该目录下的index.html中的内容返回给浏览器。举个例子：如果访问的路径是 /，http进程会将/路径修饰成wwwroot/html，那么http进程就会找到wwwroot下的index.html中并将其文本内容返回给浏览器，如果访问的路径是/dir1， http进程会将/dir路径修饰成wwwroot/dir1/index.html，那么http进程就会找到dir1目录下index.html文件并将其文本内容返回给浏览器。

我的服务器上的wwwroot资源列表：

除此之外，我们还需要构建响应报头中的Content-Type,所以再拿去已经找到的资源的后缀将其放进suffix中，如果没有后缀，则统一设置为".html",然后根据后缀去构建Content-Type。

stat()函数

作用：查看一个文件是否存在，并将文件的属性存放在struct stat变量中。

返回值：成功返回0，失败返回-1.

其中st_size属性是查看文件的大小，以字节为单位，st_mode存储了文件的类型和权限。

S_ISDIR (st_mode) 是一个宏定义，作用判断文件是否为目录。

st.st_mode&S_IXGRP

st.st_mode&S_IXOTH

st.st_mode&S_IXUSR，

分别判断文件所属组，文件的其他人，文件所属人是否具有可执行权限，如果其中有一个为真，那么该文件具有可执行权限。

七. 返回网页（NotCgiPocess函数)

网页本质是一个超文本文件，也就是我们的前端代码，当返回这些代码给浏览器的时候，浏览器就会解析成一个网页。

因此如果浏览器访问的资源是是一个文件，那么http进程就直接将该文本文件直接打开，等到发送的响应的时候直接通过sendfile将文件的内容发送给浏览器即可。

八. CGI机制

1.CGI机制的基本概念

CGI(Common Gateway Interface) 是WWW技术中最重要的技术之一，有着不可替代的重要地位。CGI是外部应用程序（CGI程序）与WEB服务器之间的接口标准，是在CGI程序和Web服务器之间传递信息的过程。

所谓的CGI程序就是部署在服务器上的一个一个的可执行程序，这些可执行程序具有处理数据的功能。为了大家能够更好的理解cgi机制，我就举一个具体的情况，如果浏览器使用GET方法或者POST方法中访问的资源是一个可执行程序，那么http进程就会通过fork创建一个子进程，然后通过execl将可执行程序替换子进程，然后http进程就把参数通过传递给子进程，子进程就会解析该参数，例如”a=100&b=200“字符串解析成a=100，b=200.子进程将参数处理的结果返回给http进程，http进程在通过网络返回给浏览器。这种http进程去调用CGI处理数据的方式就叫做CGI机制。（GET方法和POST传进来的参数需要与调用的CGI程序能解析的参数互相匹配，例如：如果调用的CGI程序只能解析两个参数，那么GET方法和POST方法传进来的就必须是两个参数

2.CGI函数的实现

http进程本身是不会处理参数的，他的功能只是与浏览器互相进行数据的传输，如果要想让服务器具有处理各种参数的功能，那么就需要在服务器上部署各种各样的参数处理的CGI程序，这样就能够使我们的服务器有多种处理数据的功能。

http进程给CGI进程之间需要互相通信，http进程需要传递参数给子进程，而CGI进程需要返回结果给http进程。因为http进程和CGI进程是父子进程，所以在互相通信的时候，创建匿名管道是最方便的，但管道的数据传输是单向的，为了能够使http进程和子进程之间都能互相传递数据，因此需要创建两个匿名管道。

对于子进程来说，如果子进程被程序替换后，那么它拿到两个管道的文件描述符的数据也会被替换掉，此时子进程就不知道两个管道的文件描述符，就无法去input管道中读取数据，不能再outpipe中的写入数据。因为cin是一直往0号文件描述符中的file文件读入数据，cout一直往1号文件描述符中的file文件写入数据，所以在程序替换之前将子进程inpipe[0]的file*重定向到0号文件符，将子进程的outpipe[1]文件描述符就替换到1号文件描述符中去，所以，子进程据可以通过cin去inpipe管道中读取数据，通过cout往outpipe中写入数据。

创建管道对应的文件描述符：

dup2重定向后，0号文件描述符标识的是inpipe管道，1号文件描述符标识的outpipe管道。所以子进程cin写入数据，就是往inpipe中写入数据，cou输出数据，就是往outpipe输出数据。

http进程给子进程传参的时候，GET请求和POST请求传参方式是不同的。

如果是GET方法，传递参数给子进程是通过设置环境变量的方式给子进程，因为URI中参数是有大小限制，一般都不会太长，并且程序替换，只替换进程的代码和数据，不会替换环境变量，因此在子进程被execl之前，提前设置一个PATAMETER的环境变量。

如果是POST方法，传递参数给子进程是通过管道的方式给子进程，因为POST中的请求正文的参数是没有限制的。但是子进程怎么知道要在管道中读取多少个字符呢？此时就需要将通过设置一个环境变量Content-Length来标识参数的大小，让子进程知道需要从管道中读取多少个字符。

可是子进程怎么知道要是GET请求还是POST请求，此时就需要在设置一个环境变量METHOD来标识请求方法。

http进程就从ouput[0]中读取到的结果放进response_body中。

CGI代码的实现：

（ps:putenv（）函数的作用是导入环境变量）

3.子cgi程序

4.一张图总结cgi机制

在我们编写cgi子程序的时候，我们可以忽略浏览器和子CGI之间的通信细节，我们可以认为子cgi中的cgi是读取浏览器中的参数，cout是往浏览器中输出数据，这样就大大减低了理解cgi子程序的成本。

九. 构建响应

1.构建响应行

当我们处理完cgi函数后和非cgi函数后，我们就已经确定状态码，所以我们就可以构建我们的响应行，在响应行中，版本，状态码和状态码描述两两之间是以空格分隔开的，最后响应行以\\r\\n结尾。

CodeAnaly（）函数，将状态码转换为状态码描述，如200转换为“OK".

2. 构建响应报头

2.1 构建OK的响应报头

根据之前解析出来的资源后缀，我们就可以通过后缀判断出返回的资源是一个什么样的类型，接下来就可以构建出报头中的Content-Type，最后在以”\\r\\n"结尾

ContentTypeTable()函数可以根据后缀类型判断相应的文件类型并返回。

接下来就开始构建Content-Length,构建Contnet-Length需要根据cgi去判定，如果之前是cgi处理，那么它之前处理的结果已经放进了响应正文中了，也就是response_body,所以Content-Length就是我们response_body的大小，如果是非cgi处理，那么它就直接将文件中的所有内容返回给浏览器，文件的大小放在http_response.size,所以Content-Length就是http_response.size.最后在以”\\r\\n"结尾。

2.2 构建错误码的响应报头

除了成功的状态码外，其他状态码都会返回一个错误页面，因此这个函数可以直接将根据不同的状态码，然后将错误页面的的路径传给该函数，打开该文件，然后构建响应报头。

例如：

如果错误码是404，那么我们直接将传一个404页面的路径给下面的函数，详情看构建响应行的图。

十. 发送响应

构建完响应后，我们就需要响应中的响应行，响应报头，响应空行，和响应正文依次发送给浏览器。在发送响应正文的时候，如果是cgi处理，cgi的处理结果已经放进响应正文中，所以直接将其发送给sock即可，如果是非cgi处理（返回错误页面，返回请求网页），因为之前未构建响应正文，但我们已经将需要返回的网页已经打开，所以在发送响应行，响应报头，响应空行后，我们最后再将文件中的内容发送出去。

为什么非cgi处理（返回错误页面，或者返回请求网页）不直接将文件内容存放到响应正文response_body中，而是使用sendfile()函数发送给浏览器呢？

sendfile()函数可以将内核中的文件缓冲区直接拷贝给另一个文件缓冲区，如下：

如果使用read（）函数将index.html的文件缓冲区中的内容拷贝到用户去中的response_body，再使用write()函数拷贝给sock缓冲区，数据就会经过三个步骤：内核区->用户区->内核区，相比较sendfile()函数，效率会慢一些，因此我们就使用sendfile()函数将响应正文发送给sock().

十一 .处理错误

如果是服务器处理的逻辑错误，例如创建子进程失败，http请求路径错误等，那么我们直接返回一个错误页面即可，但如果是服务器在读http请求的时候，服务器读到一半请求，浏览器就将连接关掉，那么此时服务器就可能会崩掉，因此服务器读到错误的请求的时候，服务器中不会对http请求进行处理，然后关掉该连接即可。

如果读取正文失败，就会设置stop为真，然后就不会构建响应和发送响应，直接与浏览器连接给关闭。

如果是服务器正往sock中写入，而浏览器将连接关掉后，那么浏览器就会收到一个SIGPIPE的信号，此时服务器就会崩掉，因此我们在初始化服务器的时候需要忽略该SIGPIPE信号。

十二.如何测试post方法

在我们浏览器去访问我们的服务器，浏览器大都是采用GET方法，但是如果我们编写好了服务器，我们应该怎样测试我们的post方法是否正确呢？

方法一：

使用telnet命令，如下：

方法二：

使用postman软件，具体怎么操作，请各位读者自行百度。

十三.写到最后

到此为止，我的服务器中的重难点已经讲解完。当然，项目中还引入了Tcp套接字的编写和线程池，具体的详细可以在我的码云上看完整代码（下面附上码云链接），同时也欢迎大家在评论区上同博主进行交流，如果在做项目的过程中，如果有什么问题，我也可以给大家提供支持。

最后，如果觉得文章对你有帮助的话，请给博主关注，点赞，收藏，博主将会不断做出优质的文章给大家。

码云链接：https://gitee.com/shen-jiapeng/http-server/tree/master/HttpServer

十四. 系列文章

以上是关于（项目）Web服务器的实现——自主实现一个Web服务器项目，通过该服务器搭建个人网站（保姆级教程），可写在简历上的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

[Go] Golang练习项目-web客服系统即时通讯websocket项目go-fly

自主Web服务器Http_Server

自主实现的web服务器

自主web服务器

C#中使用Socket实现简单Web服务器