Http服務器實現文件上傳與下載(三)

一、引言

　　在前2章的內容基本上已經講解了整個的大致流程。在設計Http服務器時，我設計為四層的結構，最底層是網絡傳輸層，就是socket編程。接着一層是請求和響應層，叫做Request和Response。在上一層是URL解析流程走向層。最頂層我設計為索引層。這一層主要多文件時對文件進行內存上的索引，加快文件的查找。或者可能是其他內容。在這一次中也包括了一些瀏覽器顯示的頁面內容。這些都是可以讀者自行添加。

　　在寫這一章節時，我不知道該是從上往下講解，還是從下往上講解能讓讀者更加清楚我的設計。在思考中.....，最終選擇從底層的socket層開始講解。如果大家對此還有什么疑問可以查看前兩章的內容。

二、socket編程

　　在開始封裝的時候，大家可以看看《Unix網路編程》這本書，主要的內容還是在上面，主要的代碼和這本書上的大致一致。在這里我在梳理一下。我不會講解所有的API，客戶端上的API我就不講解了，我只是說一下服務器用到的API。

　　在開始講解時，我需要說2種套接字。只要是為后面的內容做一下解釋。當我們開始socket編程時，需要創建一個套接字和遠程端進行連接的。在這句話中就包含了2種套接字。一種是監聽套接字，一種是連接套接字。比如說監聽套接字就是我們宿舍樓下的大爺，而連接套接字就是我們。當有一個連接叫做快遞員到達樓下時，被宿舍樓下大爺發現了，其實就是監聽套接字發現有連接進來了。然后大爺告訴我們，你的快遞來了，然后我們下樓向快遞員簽字拿快遞，這就是建立了連接。

　　從上面得知我們需要一個監聽套接字，也就是宿舍大爺。創建如下：

　　int socket(int family,int type,int protocal);

　　發現沒有，返回值就是套接字，其實就是一個整數，或者稱為文件描述符。因為在linux下所有的設備都是文件，所以可以用一個唯一的整數代表某個含義。該返回-1時代表創建套接字失敗。一般我們TCP編程參數填寫會是listenfd= socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);創建的是流套接字，具體內容可以看上面提到的書籍。

　　接下來我們需要綁定套接字，為什么？因為我們向系統申請了一個套接字（宿舍大爺）后，可是他還沒有工作地點呢，我們需要為他安排工作地點。工作地點也就是端口，要表示一個唯一的工作地點，計算機需要IP和端口同時制定才能確定唯一。

　　int bind(int sockfd,const struct sockaddr*myaddr,socklen_t addrlen);

　　若成功返回0，否則返回-1。第一個參數代表着剛才創建的套接字listenfd。struct sockaddr是一個通用套接字結構，其實我們傳輸的確實struct sockaddr_in{}這樣的結構，需要進行強制轉換，原因是這些API都比較老了，歷史原因造成的，主要是之前沒有void*這個類型。socklen_t就是一個無符號的整數類型。調用方式一般為

bind(listenfd,(struct sockaddr*)&serveraddr,sizeof(serveraddr));

　　這個serveraddr的填充如下：

              bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
              serveraddr.sin_family=AF_INET;
              serveraddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
              serveraddr.sin_port=htons(PORT);

而serveraddr的類型確實struct sockaddr_in;

　  現在也為宿舍大爺安排了工作地點了，接下來無非就是讓大爺工作了，不然申請過來干什么...

　　int listen(int sockfd,int backlog);

　　若成功返回0失敗為-1.第一個套接字還是剛才的監聽套接字，backlog這個參數主要涉及到未完成連接隊列和已完成連接隊列的問題。現在理解為最大的連接數即可，具體看上面的書本。

　　最后一個就是當大爺發現了快遞員，並確定他的身份后，叫我們下來，這是就是下面的api

　　int accept(int sockfd,struct sockaddr*chliaddr,socklent_t *addrlen);

　　成功的話返回連接套接字 ,就是我們自己，否則返回-1。在這三個參數中第一個還是這個監聽套接字listenfd,第二個和第三個可以獲取連接者的身份。來着的IP和端口。

　　一般如果不用設為NULL。例子如下:

     clientlen = sizeof(struct sockaddr_in);
     int fd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&clientaddr,&clientlen);

　　當不為clientlen填寫一個默認值的話，程序會報錯的，盡管這個參數叫做獲取長度，但是我們要是需要先設置大小。

　　接下來的就是我們與快遞員通訊了。我們接受快遞員遞給我的快遞，這個行為就是read。就是把內容寫入打自己的存儲空間。

　　ssize_t read(int sockfd,void*buf,size_t nbyte);

　　讀取成功返回實際讀取的字節數，如果返回0表示已經輸送完畢，小於0表示輸入錯誤，buf就是自己存放接受到的內容，nbyte表示這個空間的大小。這里記住sockfd現在填寫的是連接套接字，是我們自己，而不是老大爺了。

　　ssize_t write(int sockfd,const void* buf,size_t nbytes);

　　該函數把buf中nbytes字節內容寫入sockfd套接字，發送給對方。成功返回實際寫了多少字節，失敗返回-1。

　　到這里已經講完需要用到的API，但是最后兩個read和write有點特殊，因為在一些linux系統中，當系統發生中斷時，可能會停止read或者write。這是我們需要重新調用該函數。為了能正確的獲取數據，需要填寫一些代碼，僅僅的調用這2個函數是不夠的。

　　下面就是這個套接字的代碼段。把套接字封裝在一個命名空間為TCP的Socket類中。

　　頭文件(include/socket.h)

/*
 * tcp.h
 *
 */

#ifndef SOCKET_H_
#define SOCKET_H_
#include<iostream>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<netinet/in.h>
#include<errno.h>
#include <string.h>
//#include <unistd>
namespace TCP{
    class Socket {
    public:
        Socket();
        ~Socket();
        int server_socket();
        int server_listen();
        int server_accept();
        int server_bind();
        void  server_init();
        void  getClient(sockaddr_in* caddr);
        int server_read(int fd,char*recvBuf,ssize_t maxlen);
        int server_write(int fd,char*sendBuf,ssize_t maxlen);
        void server_close(int confd) ;
    private:
        int __readline(int fd,char*recvBuf,ssize_t maxlen) ;
        int __writen(int fd,char*sendBuf,ssize_t maxlen) ;
        int listenfd;
        int confd;
        struct sockaddr_in serveraddr;
        socklen_t serverlen;
        static const int PORT=80;
    };
}
#endif /* SOCKET_H_ */

源文件（src/socket.h）

#include "socket.h"
namespace TCP{
    Socket::Socket() {
    }
    Socket::~Socket() {
    }
    int Socket::server_socket() {
        listenfd= socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
        if(listenfd !=-1){
            std::cout<<"server_socket() ...succeed"<<std::endl;
        }else{
            std::cout<<"server_socket() ...failed"<<std::endl;
        }
        return listenfd;
    }

    int Socket::server_listen() {
        int ret = listen(listenfd,100);
        if(ret ==0){
            std::cout<<"server_listen() ...succeed"<<std::endl;
        }else{
            std::cout<<"server_listen() ...failed"<<std::endl;
        }
        return ret;
    }
    void Socket::server_close(int confd) {
        close(confd);
    }
    int Socket::server_accept() {
        clientlen = sizeof(struct sockaddr_in);
        int fd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&clientaddr,&clientlen);
        if(fd !=-1){
            std::cout<<"server_accept() ...succeed"<<std::endl;
        }else{
            std::cout<<"server_accept() ...failed"<<std::endl;
        }
        return fd;
    }
    int Socket::server_bind() {
         int ret =bind(listenfd,(struct sockaddr*)&serveraddr,sizeof(serveraddr));
         if(ret ==0){
             std::cout<<"server_bind() ...succeed"<<std::endl;
         }else{
             std::cout<<"server_bind() ...failed"<<std::endl;
         }
         return ret;
    }
    void  Socket::server_init() {
        bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
        serveraddr.sin_family=AF_INET;
        serveraddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
        serveraddr.sin_port=htons(PORT);

    }
    ssize_t Socket::server_read(int fd,char*recvBuf,ssize_t maxlen) {
        long  long havedreadCount=0;
        int readCount=0;
        while(1){
            readCount = __readline(fd,recvBuf+havedreadCount,maxlen);
            havedreadCount+=readCount;
            //std::cout<<"readCount:"<<readCount<<std::endl;
            if(readCount==0)//當一行是\r\n時，空行，表示這一次讀完。
                break;
        }
        return 0;

    }
    ssize_t Socket::server_write(int fd,char*sendBuf,ssize_t maxlen){

        return __writen(fd,sendBuf,maxlen);
    }
    int Socket::__writen(int fd,char*sendBuf,ssize_t maxlen){
        size_t nleft;
        ssize_t nwritten;
        const char *ptr;
        ptr=sendBuf;
        nleft=maxlen;
        //int count=0;

        while(nleft>0){
            if((nwritten=write(fd,ptr,nleft))<=0){
                if(nwritten<0&& errno==EINTR)
                    nwritten=0;
                else{
                    return -1;
                }
            }
            nleft-=nwritten;
            ptr+=nwritten;
        }
        return maxlen;
    }
    int Socket::__readline(int fd,char*recvBuf,ssize_t maxlen) {
        ssize_t n,rc;
        char c,*ptr;
        ptr=recvBuf;
        for(n=1;n<maxlen;n++){
        again:
            if((rc=read(fd,&c,1))==1){
                *ptr++=c;
                //std::cout<<c;
                if(c=='\n')
                    break;
            }else if(rc ==0){
                 *ptr=0;
                 return n-1;
            }else{
                if(errno ==EINTR)
                    goto again;
                return -1;
            }
        }
        *ptr=0;
        if(n==2&&*(ptr-2)=='\r'&&*(ptr-1)=='\n')
            n=0;
        return n;
    }
}

　　到這里可以看到這一層的內容已經完成，如果感興趣，請關注我，繼續查看下面的講解《Http服務器實現文件上傳與下載(四)》