[网络协议]HTTP/HTTPS服务器

HTTP/HTTPS

一、消息传播过程

1、发送消息的时候做的事情。
比如说客户端发送给的消息是：Hello World
首先是在客户端这里，数据会经过一系列处理从应用层传输到数据链路层。也就对应着调用send，将数据拷贝到内核，内核再协议栈，然后协议栈将数据通过网卡 --> 网络发送出去，服务端接收数据最后将数据拿到应用层，这时候服务端会最三件事，读数据、解析数据和判断是否关注下一个事件，其中在解析数据的时候还会判断是否读完数据。

2、这时候去运行我们写的http代码会出现问题。

代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <arpa/inet.h>

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>


#define BUFFER_LENGTH		1024
#define MAX_EPOLL_EVENTS	1024
#define SERVER_PORT			8888
#define PORT_COUNT			1

typedef int NCALLBACK(int ,int, void*);

struct ntyevent {
	int fd;
	int events;
	void *arg;
	int (*callback)(int fd, int events, void *arg);
	
	int status;
	char buffer[BUFFER_LENGTH];
	int length;
	//long last_active;

};

struct eventblock {
	
	struct eventblock *next;
	struct ntyevent *events;
};

struct ntyreactor {
	int epfd;
	int blkcnt;

	struct eventblock *evblks;
};


int recv_cb(int fd, int events, void *arg);
int send_cb(int fd, int events, void *arg);
struct ntyevent *ntyreactor_idx(struct ntyreactor *reactor, int sockfd);



void nty_event_set(struct ntyevent *ev, int fd, NCALLBACK callback, void *arg) {

	ev->fd = fd;
	ev->callback = callback;
	ev->events = 0;
	ev->arg = arg;
	//ev->last_active = time(NULL);

	return ;
	
}


int nty_event_add(int epfd, int events, struct ntyevent *ev) {

	struct epoll_event ep_ev = {0, {0}};
	ep_ev.data.ptr = ev;
	ep_ev.events = ev->events = events;

	int op;
	if (ev->status == 1) {
		op = EPOLL_CTL_MOD;
	} else {
		op = EPOLL_CTL_ADD;
		ev->status = 1;
	}

	if (epoll_ctl(epfd, op, ev->fd, &ep_ev) < 0) {
		printf("event add failed [fd=%d], events[%d]\n", ev->fd, events);
		return -1;
	}

	return 0;
}

int nty_event_del(int epfd, struct ntyevent *ev) {

	struct epoll_event ep_ev = {0, {0}};

	if (ev->status != 1) {
		return -1;
	}

	ep_ev.data.ptr = ev;
	ev->status = 0;
	epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_DEL, ev->fd, &ep_ev);

	return 0;
}

int recv_cb(int fd, int events, void *arg) {

	struct ntyreactor *reactor = (struct ntyreactor*)arg;
	struct ntyevent *ev = ntyreactor_idx(reactor, fd);

	if (ev == NULL) return -1;

	int len = recv(fd, ev->buffer, BUFFER_LENGTH, 0);
	nty_event_del(reactor->epfd, ev);

	if (len > 0) {
		
		ev->length = len;
		ev->buffer[len] = '\0';

		printf("recv [%d]:%s\n", fd, ev->buffer);

		nty_event_set(ev, fd, send_cb, reactor);
		nty_event_add(reactor->epfd, EPOLLOUT, ev);
		
		
	} else if (len == 0) {

		nty_event_del(reactor->epfd, ev);
		printf("recv_cb --> disconnect\n");
		close(ev->fd);
		 
	} else {

		if (errno == EAGAIN && errno == EWOULDBLOCK) { //
			
		} else if (errno == ECONNRESET){
			nty_event_del(reactor->epfd, ev);
			close(ev->fd);
		}
		printf("recv[fd=%d] error[%d]:%s\n", fd, errno, strerror(errno));
		
	}

	return len;
}


int send_cb(int fd, int events, void *arg) {

	struct ntyreactor *reactor = (struct ntyreactor*)arg;
	struct ntyevent *ev = ntyreactor_idx(reactor, fd);

	if (ev == NULL) return -1;

	int len = send(fd, ev->buffer, ev->length, 0);
	if (len > 0) {
		printf("send[fd=%d], [%d]%s\n", fd, len, ev->buffer);

		nty_event_del(reactor->epfd, ev);
		nty_event_set(ev, fd, recv_cb, reactor);
		nty_event_add(reactor->epfd, EPOLLIN, ev);
		
	} else {

		nty_event_del(reactor->epfd, ev);
		close(ev->fd);

		printf("send[fd=%d] error %s\n", fd, strerror(errno));

	}

	return len;
}

int accept_cb(int fd, int events, void *arg) {

	struct ntyreactor *reactor = (struct ntyreactor*)arg;
	if (reactor == NULL) return -1;

	struct sockaddr_in client_addr;
	socklen_t len = sizeof(client_addr);

	int clientfd;

	if ((clientfd = accept(fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &len)) == -1) {
		if (errno != EAGAIN && errno != EINTR) {
			
		}
		printf("accept: %s\n", strerror(errno));
		return -1;
	}

	
	int flag = 0;
	if ((flag = fcntl(clientfd, F_SETFL, O_NONBLOCK)) < 0) {
		printf("%s: fcntl nonblocking failed, %d\n", __func__, MAX_EPOLL_EVENTS);
		return -1;
	}

	struct ntyevent *event = ntyreactor_idx(reactor, clientfd);

	if (event == NULL) return -1;
		
	nty_event_set(event, clientfd, recv_cb, reactor);
	nty_event_add(reactor->epfd, EPOLLIN, event);

	printf("new connect [%s:%d], pos[%d]\n", 
		inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port), clientfd);

	return 0;

}

int init_sock(short port) {

	int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK);

	struct sockaddr_in server_addr;
	memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
	server_addr.sin_family = AF_INET;
	server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	server_addr.sin_port = htons(port);

	bind(fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));

	if (listen(fd, 20) < 0) {
		printf("listen failed : %s\n", strerror(errno));
		return -1;
	}

	printf("listen server port : %d\n", port);
	return fd;
}


int ntyreactor_alloc(struct ntyreactor *reactor) {

	if (reactor == NULL) return -1;
	if (reactor->evblks == NULL) return -1;
	
	struct eventblock *blk = reactor->evblks;

	while (blk->next != NULL) {
		blk = blk->next;
	}

	struct ntyevent* evs = (struct ntyevent*)malloc((MAX_EPOLL_EVENTS) * sizeof(struct ntyevent));
	if (evs == NULL) {
		printf("ntyreactor_alloc ntyevent failed\n");
		return -2;
	}
	memset(evs, 0, (MAX_EPOLL_EVENTS) * sizeof(struct ntyevent));

	struct eventblock *block = malloc(sizeof(struct eventblock));
	if (block == NULL) {
		printf("ntyreactor_alloc eventblock failed\n");
		return -3;
	}
	block->events = evs;
	block->next = NULL;

	blk->next = block;
	reactor->blkcnt ++;

	return 0;
}

struct ntyevent *ntyreactor_idx(struct ntyreactor *reactor, int sockfd) {

	if (reactor == NULL) return NULL;
	if (reactor->evblks == NULL) return NULL;

	int blkidx = sockfd / MAX_EPOLL_EVENTS;
	while (blkidx >= reactor->blkcnt) {
		ntyreactor_alloc(reactor);
	}

	int i = 0;
	struct eventblock *blk = reactor->evblks;
	while (i++ != blkidx && blk != NULL) {
		blk = blk->next;
	}

	return &blk->events[sockfd % MAX_EPOLL_EVENTS];
}


int ntyreactor_init(struct ntyreactor *reactor) {

	if (reactor == NULL) return -1;
	memset(reactor, 0, sizeof(struct ntyreactor));

	reactor->epfd = epoll_create(1);
	if (reactor->epfd <= 0) {
		printf("create epfd in %s err %s\n", __func__, strerror(errno));
		return -2;
	}

	struct ntyevent* evs = (struct ntyevent*)malloc((MAX_EPOLL_EVENTS) * sizeof(struct ntyevent));
	if (evs == NULL) {
		printf("create epfd in %s err %s\n", __func__, strerror(errno));
		close(reactor->epfd);
		return -3;
	}
	memset(evs, 0, (MAX_EPOLL_EVENTS) * sizeof(struct ntyevent));

	struct eventblock *block = malloc(sizeof(struct eventblock));
	if (block == NULL) {
		free(evs);
		close(reactor->epfd);
		return -3;
	}
	block->events = evs;
	block->next = NULL;

	reactor->evblks = block;
	reactor->blkcnt = 1;

	return 0;
}

int ntyreactor_destory(struct ntyreactor *reactor) {

	close(reactor->epfd);

	struct eventblock *blk = reactor->evblks;
	struct eventblock *blk_next;
	while (blk != NULL) {
		blk_next = blk->next;

		free(blk->events);
		free(blk);
		
		blk = blk_next;
	}

	return 0;
}



int ntyreactor_addlistener(struct ntyreactor *reactor, int sockfd, NCALLBACK *acceptor) {

	if (reactor == NULL) return -1;
	if (reactor->evblks == NULL) return -1;

	struct ntyevent *event = ntyreactor_idx(reactor, sockfd);
	if (event == NULL) return -1;

	nty_event_set(event, sockfd, acceptor, reactor);
	nty_event_add(reactor->epfd, EPOLLIN, event);

	return 0;
}



int ntyreactor_run(struct ntyreactor *reactor) {
	if (reactor == NULL) return -1;
	if (reactor->epfd < 0) return -1;
	if (reactor->evblks == NULL) return -1;
	
	struct epoll_event events[MAX_EPOLL_EVENTS+1];
	
	int checkpos = 0, i;

	while (1) {

		int nready = epoll_wait(reactor->epfd, events, MAX_EPOLL_EVENTS, 1000);
		if (nready < 0) {
			printf("epoll_wait error, exit\n");
			continue;
		}

		for (i = 0;i < nready;i ++) {

			struct ntyevent *ev = (struct ntyevent*)events[i].data.ptr;

			if ((events[i].events & EPOLLIN) && (ev->events & EPOLLIN)) {
				ev->callback(ev->fd, events[i].events, ev->arg);
			}
			if ((events[i].events & EPOLLOUT) && (ev->events & EPOLLOUT)) {
				ev->callback(ev->fd, events[i].events, ev->arg);
			}
			
		}

	}
}

int main(int argc, char *argv[]) {

	
	struct ntyreactor *reactor = (struct ntyreactor*)malloc(sizeof(struct ntyreactor));
	ntyreactor_init(reactor);

	unsigned short port = SERVER_PORT;
	if (argc == 2) {
		port = atoi(argv[1]);
	}

	int i = 0;
	int sockfds[PORT_COUNT] = {0};
	
	for (i = 0;i < PORT_COUNT;i ++) {
		sockfds[i] = init_sock(port+i);
		ntyreactor_addlistener(reactor, sockfds[i], accept_cb);
	}


	ntyreactor_run(reactor);

	ntyreactor_destory(reactor);
	
	for (i = 0;i < PORT_COUNT;i ++) {
		close(sockfds[i]);
	}
	free(reactor);
	

	return 0;
}

原因就是我们在服务端接收到了连接请求，但是我们并没有在服务器进行处理。

GET / HTTP/1.1
Host: 192.168.43.195:8888
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/103.0.0.0 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,/;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9

上面这段是浏览器发送请求之后客户端第一次接收到的东西，这个东西是http报文，我们主要关注的地方在第一行数据，第一行数据标明的信息分别是GET请求、请求的资源目录和http的版本。HTTP的请求分两种，还有一种是post请求，这两种方法都属于TCP链接，因此本质上并没有什么区别，两者的差别主要体现在处理不同浏览器提出的http请求上。

首先对于GET请求，请求的参数是放在URL中，虽然理论上可以在url中无限添加参数，但是数据量太大对浏览器来说是很重的负担，因此，大多数浏览器都会限制url的长度，一般为2K，而服务器处理的长度一般在64K。因此，对于超出的数据，有些服务器会拷贝下来，有的则直接忽略。POST请求是将参数和数据放到requested body中的，这样就对数据进行了封装作用，也就是对用户不可见，因此GEt的安全性低，post的高。

还有就是GET是发送一个TCP包，http header和data放在一起，一次发送，等待服务器响应，然后返回数据；POST是将http header和data 分开发送的，也就是发送两个TCP报文，第一个是http header，就相当于浏览器给服务器打了个招呼说，我要发送数据了，起床准备接收数据了。。。 然后第二次才会把data发送出去，也就是第二个TCP报文。

那现在浏览器为什么不使用GET而使用POST呢，GET一次就可以发送，比POST发送两次的效率肯定高呀？我们考虑问题不能只看一方面，GET确实比POST效率高，但是实际上在网络较好的情况下，两种方法的时间效率差距基本可以忽略不计，而在网络不好的情况下，两次TCP包在检验数据完整性上比一次TCP包有太大优势了，而且考虑到安全性，选择POST都比GET有利多了。

说多了，我们接下来看看在服务端应该怎样处理http请求。

int readline(char* allbuf,int idx,char* linebuf) {    
	int len = strlen(allbuf);    

	for (;idx < len; ++idx)    {        
		if(allbuf[idx]=='\r' && allbuf[idx+1]=='\n')            
			return idx+2;        
		else            
			*(linebuf++) = allbuf[idx];    
	}    

	return -1;
}

readline函数是对服务器接收到并存储在rbuffer中的数据进行解析，实现原理是一行行读入，因为http数据包每一行都是以’\r\n’结束的，因此，每次读到、他\r\n 时就停止并将读取到的位置索引返回，方便下一次继续读取数据。

int nty_http_request(struct ntyevent *ev) {
	char linebuffer[1024] = {0};
	int idx = readline(ev->buffer, 0, linebuffer);
	if (strstr(linebuffer, "GET")) {
		ev->method = HTTP_METHOD_GET; //
		int i = 0;
		while(linebuffer[sizeof("GET ") + i] != ' ') i ++;
		linebuffer[sizeof("GET ") + i] = '\0';
		sprintf(ev->resource, "%s/%s", HTTP_WEB_ROOT, linebuffer+sizeof("GET "));
		
	} else if (strstr(linebuffer, "POST")) {
		ev->method = HTTP_METHOD_POST;
	}
}

这个函数的作用是将readline读取到的数据进行解析，并将解析的数据根据GET和POST方法去存储到ntyevent中去，也就是将http请求的http header中的不部分数据存储起来，以供发送数据费浏览器使用。

int nty_http_response_get_method(struct ntyevent *ev) {
	int len;
	int filefd = open(ev->resource, O_RDONLY);
	if (filefd == -1) {

		len = sprintf(ev->wbuffer, 
	"HTTP/1.1 200 OK\r\n"
"Accept-Ranges: bytes\r\n"
"Content-Length: 78\r\n"
"Content-Type: text/html\r\n"
"Date: Sat, 06 Aug 2022 13:16:46 GMT\r\n\r\n"
"<html><head><title>Test</title></head><body><h1>Hello World</h1><body/></html>");

		ev->wlength = len;
	
	} else {

		struct stat stat_buf;
		fstat(filefd, &stat_buf);
		close(filefd);

		len = sprintf(ev->wbuffer, 
	"HTTP/1.1 200 OK\r\n"
"Accept-Ranges: bytes\r\n"
"Content-Length: %ld\r\n"
"Content-Type: text/html\r\n"
"Date: Sat, 06 Aug 2022 13:16:46 GMT\r\n\r\n", stat_buf.st_size);

		ev->wlength = len;

	}

#endif
	return len;
}

这里就是需要去会发给浏览器的数据了。这样就完成了整个流程了。

二、总结

1、http/https协议的格式
2、GET和PSOT请求的区别。

a. GET发送一次TCP包，POST发送两次，GET是将参数当道URL中的，POST放在request body中的。
b. GET请求是不安全的，因为请求的资源是显示在URL中的，POST是安全的，因为不会显示在URL中。
c. GET一次传送数据量不能超过2K，POST理论上没有限制，但不同标准下要求不一样，IIS4中最大为80KB，IIS5最大为100KB。
d. GET请求只能进行url编码，而POST支持多种编码方式。
e. GET请求会被浏览器主动缓存，而POST不会，除非手动设置。GET请求参数会被完整保留在浏览器历史记录里，而POST中的参数不会被保留。
f. get是从服务器上获取数据，post是向服务器传送数据。

3、request和response之间的区别是什么，怎么调用的。

request是请求，是浏览器对服务器的数据请求，服务器需要左的工作就是拿到请求数据对数据进行解析
response是服务器会发数据给浏览器，也就是响应，服务器将根据request解析出来的数据进行拼接，然后再将拼接好的数据会发给浏览器。