Web服务器端程序的实现

Posted 2020-09-19 杨静远

 

Web服务器端程序主要是两个部分，一部分是主函数，一部门是命令处理函数。命令处理函数比较好理解就是针对客户端不同的命令进行处理，与客户端进行通信。主函数也有两个主要的功能，第一是要对程序进行初始化，其中包括创建监听套接字并且绑定到地址和端口上，第二是创建子进程处理对应的连接请求。

1、主函数

Web服务器的主函数中第一是初始化程序，第二就是创建子进程。父进程一直监听，子进程进行连接处理，提高服务器端的处理能力，提高效率，流程图如下：

 

 

主函数中的代码如下所示：

#include "common.h"
int main(void)
{
    struct sockaddr_in sin; /* 服务器端地址结构 */
    struct sockaddr_in cin; /* 客户端地址结构 */
    int lfd, cfd;
    socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);
                            /* 十进制点分格式地址的长度，包括字符串结束符 */
    char buf[MAX_LINE];      /* 命令缓冲区，存储发送给客户端的信息 */
    char str[ADDR_LEN];      /* 十进制点分地址缓冲区 */
    int sock_opt = 1;    /* 套接字选项 */
    int n;
    pid_t pid;
    if(init(&sin, &lfd, sock_opt) == -1)
                            /* 初始化程序，得到地址结构和监听套接字描述符 */
        exit(1);
    printf("waiting connections ...\\n"); /* 打印提示信息 */
    while(1){ /* 死循环，处理客户端的请求 */
        if( (cfd = accept(listen_fd, (struct sockaddr *)&cin, &len)) ==           -1){ /* 接收请求 */
            perror("fail to accept");
            exit(1);
        }
        if( (pid = fork()) < 0){ /* 创建子进程*/
            perror("fail to fork");
            exit(1);
        }else if(pid == 0){   /* 子进程处理连接请求，父进程继续监听 */
            close(lfd);      /* 关闭监听套接字 */
            while(1){ /* 本程序的客户端是一个交互式程序，服务器端和客户端也是交互的 */
                if(my_read(cfd, buf, MAX_LINE) == -1) /* 读取客户端的命令 */
                    exit(1);
                /* 在用户发送的命令串中寻找合法的命令，找到则处理 */
                if(strstr(buf, "GET") == buf) /* get命令 */
                    if(do_put(cfd, &buf[4]) == -1) /* 调用do_put函数进行处理 */
                        printf("error occours while putting\\n");
                else if(strstr(buf, "PUT") == buf) /* put命令 */
                    if(do_cd(cfd, &buf[4]) == -1) /* 调用do_put函数进行处理 */
                        printf("error occours while getting\\n");
                else if(strstr(buf, "CD") == buf) /* cd命令 */
                    if(do_ls(cfd &buf[4]) == -1)
                        printf("error occours while changing directory\\n");
                else if(strstr(buf, "LS") == buf) /* ls命令 */
                    if(do_ls(&buf[4]) == -1)
                        printf("error occours while listing\\n");
               else if(strstr(buf, "BYE") == buf) /* bye命令 */
                    break; /* 不调用相关函数处理，直接跳出循环 */
                else{ /* 未知命令，出错 */
                    printf("wrong command\\n");
                    exit(1);
                }
            }
            close(cfd); /* 跳出循环后关闭连接套接字描述符，通信结束 */
            exit(0); /* 子进程退出 */
        }else
           close(cfd); /* 父进程关闭连接套接字，继续监听 */
    }
      return 0;            /* 服务器程序很少有退出的时候 */
}

在主函数中也可以看出来父进程用来监听，子进程用来处理连接请求。一开始进行LinuxC学习的时候学到了进程的相关的知识，这是一个多进程的程序实例，原理很简单，但是需要注意的是子进程与父进程资源共享，因此要在父进程进行监听的时候要关闭连接套接字，在子进程中要关闭监听套接字，防止父子进程中相互干扰。主函数中进程初始化调用的init函数，函数代码如下：

int init(struct sockaddr_in *sin, int *lfd, int sock_opt)
{
    bzero(sin, sizeof(struct sockaddr_in));
    sin->sin_family = AF_INET;
    sin->sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    sin->sin_port = htons(PORT);

    if( (tfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) { /* 创建监听套接字 */
        perror("fail to creat socket");
        return -1;
    }
    setsockopt(tfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &sock_opt, sizeof(int)); /* 设置套接字选项 */
    /* 绑定客户端地址，具体地址没有限制 */
    if( (bind(tfd, (struct sockaddr *)sin, sizeof(struct sockaddr_in))) ==     -1){
        perror("fail to bind");
        return -1;
    }
    if( (listen(tfd, 20)) == -1){
        perror("fail to listen");
    return -1;
    }
    *lfd = tfd;
    return 0;
}
 

2、命令处理模块

根据之前的客户端程序可以知道服务器端有4个函数，分别是处理GET、PUT、CD、LS这四个命令。

do_put函数处理GET命令，函数成功返回0，失败返回-1。客户端发过来的GET命令的格式为：GET arg1。

参数说明：

cfd : 连接套接字的描述符

file : 客户端请求的文件的路径

int do_put(int cfd, char *file)
{
    struct stat statbuf; /* 文件状态缓冲区 */
    int n, fd;
    int res = -1;      /* 返回值 */
    if( (fd = open(file, O_RDONLY)) == -1){ /* 打开客户端请求的本地文件 */
        /* 打开失败则向客户端输出出错信息并将应答码设置为ERR
        * 出错信息格式为：应答码 出错信息
        */
        my_write(cfd, "ERR open server file\\n", strlen("ERR open server    file\\n")); 
        return res;        /* 返回-1 */
    }
    if( (fstat(fd, &statbuf)) == -1){ /* 得到文件状态 */
        my_write(cfd, "ERR stat server file\\n", strlen("ERR stat server  file\\n")      /* 出错则发送错误信息 */
        goto end;
    }
    if(!S_ISREG(statbuf.st_mode)){ /* 如果被请求文件不是普通文件，则出错 */
        if(my_write(cfd, "ERR server path should be a regular file\\n", strlen("ERR server path should be a regular file\\n")) == -1) /*           向客户端发送出错信息 */
            goto end;
        res = 0; /* 成功发送后do_put函数返回0，虽然出现了错误，但还是返回0 */
        goto end;
    }
    sprintf(buf, "OK %d", statbuf.st_size); /* 一切正常，发送应答信息，格式为：OK 发送文件的长度 */
    if(my_write(cfd, buf, strlen(buf)) == -1) /* 发送应答信息 */
        goto end;
    if ( (my_read(cfd, buf, MAX_LINE)) <= 0) /* 等待客户端的应答信息，应答码是RDY */
        goto end;
    while(1){ /* 开始传送文件内容 */
        n = read(fd, buf, MAX_LINE); /* 循环读取文件内容，直到文件结束 */
        if(n > 0)
            if(my_write(cfd, buf, n) == -1) /* 将读取的文件内容发送给客户端 */
                goto end;
        else if(n == 0) {  /* 文件已经到达结尾 */
            printf("OK\\n");  /* 输出提示信息 */
            break;
        }else   { /* 如果读取的字节数小于0则说明出错 */
            perror("fail to read");
            goto end;  
        }
    }
    res = 0; /* 执行至此一切正常 */
end:
    close(fd); /* 关闭文件，注意不是关闭套接字 */
    return res;
}

 do_get函数处理PUT命令，成功返回0，失败返回-1。客户端发过来的 PUT命令的格式为：PUT arg1 arg2

该命令将客户端的文件传送至服务器，arg1为文件的大小，arg2为传送文件在服务器端的文件路径。

参数说明：

cfd : 连接套接字的描述符

file : 传送过来的文件在服务器端的存储路径

int do_get(int cfd, char *file)
{
    struct stat statbuf; /* 文件状态缓冲区 */
    int n, fd, len;
int res = -1;
if( (fd = open(file, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0644)) == -1){ /* 打开文件 */
    /* 文件的打开方式是覆盖写，也就是说如果该文件已存在则覆盖。
    * 但是如果有一个同名的目录则无法覆盖，下面分支处理这种情况
    */
    if(errno == EISDIR){
        if(my_write(cfd, "ERR server has a dir with the same name\\n",
            strlen("ERR server has a dir with the same name\\n")) == -1) /*
            输出错误信息 */
            goto end;
        res = 0; /* 这种错误属于用户的不正确请求 */
        goto end;
    }else{ /* 其他的原因不能打开文件则是服务器程序的错误 */
        my_write(cfd, "ERR open server file\\n", strlen("ERR open server  file\\n")); /* 输出错误信息 */
        goto end;
        }
}
if( (fstat(fd, &statbuf)) == -1){ /* 得到文件状态 */
    my_write(cfd, "ERR stat server file\\n", strlen("ERR stat server file\\n"));                       /* 输出错误信息 */
    goto end;
    }
len = statbuf.st_size;
if(!S_ISREG(statbuf.st_mode)){    /* 如果该文件不是普通文件则出错 */
    if(my_write(cfd, "ERR server path should be a regular file\\n", strlen("ERR server path should be a regular file\\n")) == -1)         /* 输出错误信息 */
        goto end;
    res = 0;
    goto end;
    }
if(my_write(cfd, "OK", 2) == -1)   /* 发送正确的应答码 */
    goto end;
    while(1){                        /* 循环读传送过来的文件内容 */
    n = my_read(cfd, buf, MAX_LINE);
    if(n > 0){
        write(fd, buf, n);            /* 写到指定的文件中 */
        len -= n;                    /* 文件长度减少 */
    }else if(len == 0) {
        /* 文件没有剩余，表示传输完毕 */
        printf("OK\\n");
        break;
    }else                           /* 读取的字节数小于0，出错 */
        goto end;
    }
    res = 0;                         /* 正常返回 */
end:
    close(fd);
    return res;
}

do_cd函数处理CD命令，成功返回0，失败返回-1，客户端发送过来的CD命令的格式为：PUT arg1

该命令进入指定的服务器端目录，arg1为指定目录的路径

参数说明：

path：指定目录的路径

int do_cd(char *path)
{
    if(chdir(path) == -1){ /* 进入指定的目录 */
        perror("fail to change directory\\n");
        /* 出错则向客户端发送错误应答码和出错原因 */
        my_write(cfd, "ERR can\'t change directory\\n", strlen("ERR can\'t change directory\\n"));
        return -1;
    }
    my_write(cfd, "OK\\n");
    return 0;
}

 do_ls函数处理LS命令，成功返回0，失败返回-1。客户端发送过来的LS命令的格式为：LS arg1。

该命令列出当前服务器端目录下的文件，arg1为指定目录的路径

参数说明：

path：指定目录的路径

int do_ls(char *path)
{
    char cmd[128];
    char buf[NAME_LEN];
    struct stat statbuf; /* 文件状态缓冲区 */
    int n, fd;
    int res = -1;      /* 返回值 */
    /* 拼接命令“ls path > temp.txt”，将文件列表写在temp.txt文件中 */
    sprintf(cmd, "ls %s > temp.txt ",path);
    system(cmd);       /* 执行该命令 */
    if( (fd = open(“temp.txt”, O_RDONLY)) == -1){ /* 打开客户端请求的本地文件    */
        /* 打开失败则向客户端输出出错信息并将应答码设置为ERR。
        * 出错信息格式为：应答码 出错信息
        */
        my_write(cfd, "ERR ls server file\\n", strlen("ERR ls server  file\\n")); 
        return res;        /* 返回-1 */
    }
    if( (fstat(fd, &statbuf)) == -1){ /* 得到文件状态 */
        my_write(cfd, "ERR stat server file\\n", strlen("ERR stat server   file\\n") /* 出错则发送错误信息 */
        goto end;
    }
    if(!S_ISREG(statbuf.st_mode)){ /* 如果被请求文件不是普通文件，出错 */
        if(my_write(cfd, "ERR server path should be a regular file\\n",  strlen("ERR server path should be a regular file\\n")) == -1)          /* 向客户端发送出错信息 */
            goto end;
        res = 0; /* 成功发送后do_put函数返回0，虽然出现了错误，但还是返回0 */
        goto end;
    }
    sprintf(buf, "OK %d", statbuf.st_size); /* 一切正常发送应答信息，格式为： OK 发送文件的长度 */
    if(my_write(cfd, buf, strlen(buf)) == -1) /* 发送应答信息 */
        goto end;
    if ( (my_read(cfd, buf, MAX_LINE)) <= 0) /* 等待客户端的应答信息，应答码是RDY */
        goto end;
    while(1){ /* 开始传送文件内容 */
        n = read(fd, buf, MAX_LINE);      /* 循环读取文件内容，直到文件结束 */
        if(n > 0)
            if(my_write(cfd, buf, n) == -1)/* 将读取的文件内容发送给客户端 */
                goto end;
        else if(n == 0) {                 /* 文件已经到达结尾 */
            printf("OK\\n");              /* 输出提示信息 */
            break;
        }else   { /* 如果读取的字节数小于0则说明出错 */
            perror("fail to read");
            goto end;  
        }
    }
    res = 0;     /* 执行至此一切正常 */
end:
    close(fd); /* 关闭文件，注意不是关闭套接字 */
    return res;
}