說到 web 服務器想必大多數人首先想到的協議是 http,那么 http 之下則是 tcp,本篇文章將通過 tcp 來實現一個簡單的 web 服務器。
本篇文章將着重講解如何實現,對於 http 與 tcp 的概念本篇將不過多講解。
一、了解 Socket 及 web 服務工作原理
既然是基於 tcp 實現 web 服務器,很多學習 C 語言的小伙伴可能會很快的想到套接字 socket。socket 是一個較為抽象的通信進程,或者說是主機與主機進行信息交互的一種抽象。socket 可以將數據流送入網絡中,也可以接收數據流。
socket 的信息交互與本地文件信息的讀取從表面特征上看類似,但其中所存在的編寫復雜度是本地 IO 不能比擬的,但卻有相似點。
在 win 下 socket 的交互交互步驟為:

了解完了一個 socket 的基本步驟后我們了解一下一個基本 web 請求的用戶常規操作,操作分為:打開瀏覽器-->輸入資源地址 ip 地址-->得到資源。
當目標服務器接收到該操作產生掉請求后,我們可以把服務器的響應流程步驟看為:獲得 request 請求-->得到請求關鍵數據-->獲取關鍵數據-->發送關鍵數據。
服務器的這一步流程是在啟動socket 進行監聽后才能響應。通過監聽得知接收到請求,使用 recv 接收請求數據,從而根據該參數得到進行資源獲取,最后通過 send 將數據進行返回。
二、創建sokect完成監聽
2.1 WSAStartup初始化
首先在c語言頭文件中引入依賴 WinSock2.h:

在第一點中對 socket 的創建步驟已有說明,首先需要完成 socket 的初始化操作,使用函數 WSAStartup,該函數的原型為:

該函數的參數 wVersionRequired 表示 WinSock2 的版本號;
lpWSAData 參數為指向 WSADATA 的指針,WSADATA 結構用於 WSAStartup 初始化后返回的信息。
wVersionRequired 可以使用 MAKEWORD 生成,在這里可以使用版本 1.1 或版本2.2,1.1 只支持 TCP/IP,版本 2.1 則會有更多的支持,在此我們選擇版本 1.1。
首先聲明一個 WSADATA 結構體 :

隨后傳參至初始化函數 WSAStartup 完成初始化:

WSAStartup 若初始化失敗則會返回非0值:

2.2 創建socket 套接字
初始化完畢后開始創建套接字,套接字創建使用函數,函數原型為:

在函數原型中,af 表示 IP 地址類型,使用 PF_INET 表示 IPV4,type 表示使用哪種通信類型,例如 SOCK_STREAM 表示 TCP,protocol 表示傳輸協議,使用 0 會根據前 2 個參數使用默認值。

創建完 socket 后,若為 -1 表示創建失敗,進行判斷如下:

2.3 綁定服務器
創建完 socket 后需要對服務器進行綁定,配置端口信息、IP 地址等。 首先查看 bind 函數需要哪一些參數,函數原型如下:

參數 socket 表示綁定的 socket,傳入 socket 即可;addr 為 sockaddr_in 的結構體變量的指針,在 sockaddr_in 結構體變量中配置一些服務器信息;addrlen 為 addr 的大小值。
通過 bind 函數原型得知了我們所需要的數據,接下來創建一個 sockaddr_in 結構體變量用於配置服務器信息:

隨后配置地址家族為AF_INET對應TCP/IP:

接着配置端口信息:

再指定 ip 地址:

ip 地址若不確定可以手動輸入,最后使用神器 memset 初始化內存,完整代碼如下:

隨后使用 bind 函數進行綁定且進行判斷是否綁定成功:

2.4 listen進行監聽
綁定成功后開始對端口進行監聽。查看 listen 函數原型:

函數原型中,參數 sockfd 表示監聽的套接字,backlog 為設置內核中的某一些處理(此處不進行深入講解),直接設置成 10 即可,最大上限為 128。使用監聽並且判斷是否成功代碼為:

此階段完整代碼如下:

運行代碼可得知代碼無錯誤,並且輸出 listening:

2.5 獲取請求
監聽完成后開始獲取請求。受限需要使用 accept 對套接字進行連接,accept 函數原型如下:

參數 sockfd 為指定的套接字;addr 為指向 struct sockaddr 的指針,一般為客戶端地址;addrlen 一般設置為設置為 sizeof(struct sockaddr_in) 即可。代碼為:

接下來開始接受客戶端的請求,使用recv函數,函數原型為:

參數 sockfd 為 accept 建立的通信;buf 為緩存,數據存放的位置;len 為緩存大小;flags 一般設置為0即可:

此時我們再到 accpt 和 recv 外層添加一個循環,使之流程可重復:

並且可以在瀏覽器輸入 127.0.0.1:8080 將會看到客戶端打印了 listening 新建了鏈接:


我們添加printf語句可查看客戶端請求:


接下來我們對請求頭進行對應的操作。
2.6 請求處理層編寫
得到請求后開始編寫處理層。繼續接着代碼往下寫沒有層級,編寫一個函數名為 req,該函數接收請求信息與一個建立好的連接為參數:

然后先在 while 循環中傳遞需要的值:

接着開始編寫 req 函數,首先在 req 函數中標記當前目錄下:

隨后分離出請求與參數:

接着我們標記一些頭元素:

接着獲取請求參數,若獲取 index.html,就獲取當前路徑下的該文件:

獲取文件后表示請求 ok,我們先返回一個 200 狀態:

接着編寫一個發送函數 send_:

send 函數功能並不難在此不再贅述,就是一個遍歷發送的邏輯。隨后發送 http 響應與文件類型:

隨后獲得請求文件的描述,需要添加頭文件#include <sys/stat.h>使用fstat,且向已連接的通信發生必要的信息 :

最后發送數據:

最后訪問地址,得到當前目錄下 index.html 文件數據,並且在瀏覽器渲染:

是不是很神奇呢,你也試試自己動手做出來一個簡單的 web 服務器吧!想要獲取完整代碼,關注我給我留言!

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