webServer

今天开始正式补充完善webServer服务器的内容！想到哪写到哪吧，回头再做整合。

标准C库IO函数

项目难点

/*
1、如何处理接收到的HTTP请求
2、如何填写HTTP响应
3、如何建立网络连接传输数据
*/

HTTP请求处理

http_conn头文件

class http_conn{
public:
    http_conn() {}
    ~http_conn() {}
    static int m_epollfd;
    static int m_user_count;
    
public:
    void init(int sockfd, const so0ckaddr_in &addr);	// 初始化连接
    void close_conn(bool real_close = true);	// 关闭连接，关于需要传入real_close参数的原因，后面会讲到，预留问题
    
private:
    int m_sockfd;	// 发起http请求的sockfd
    sockaddr_in m_address;	// 发起http请求的socket地址
}

我们在http_conn类里主要设置五个对外的接口：

• 初始化新接受的连接

  void init(int sockfd, const sockaddr_in &addr);
  /*
  我们会把所有事件注册到一张内核事件表上，因此定义一个内核事件就好了。static int m_epollfd;
  同时我们会统计当前连接数，同样是使用一个静态变量，所有实例对象共享。static int m_user_count;
  每建立一个新连接，m_user_count就会加1；
  当我们向内核事件表注册一个事件时，我们需要考虑我们所要监听的事件类型，这里我们考虑：
  读事件（EPOLLIN）、边沿触发模式（EPOLLET）、以及EPOLLRDHUP（检测TCP对端连接的关闭或者半关闭状态）
  为了配合ET模式和多线程，我们需要做两个操作，第一是将所监听的文件描述符设置为非阻塞的，第二需要设置为EPOLLONESHOT类型
  注意：我们对m_epollfd和m_user_count的初始化分别为
  */
  int m_epollfd = -1;
  int m_user_count = 0;

  设置非阻塞函数

  // 代码示例：Linux高性能服务器编程 p113
  int setnonblocking(int sockfd){
      int old_option = fcntl(sockfd, F_GETFL);  // 获取文件描述符旧的状态标志
      int new_option = old_option | O_NONBLOCK;	// 设置非阻塞标志
      fcntl(sockfd, F_SETFL, new_option);
      return old_option;	// 返回文件描述符旧的状态标志，以便日后恢复该状态标志
  }

  设置感兴趣事件类型

  // 我们在向内核事件表注册新事件的时候，需要指定自己对这个文件描述符上发生的什么事件感兴趣
  // 可读？可写？
  void addfd(int epollfd, int fd, bool one_shot){
      epoll_event event;
      event.data.fd = fd;
      event.events = EPOLLIN | EPOLLET | EPOLLRDHUP;
      if(one_shot){
          event.events |= EPOLLONESHOT;
      }
      epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);
      setnonblocking(fd);
  }

  初始化函数代码实现

  void http_conn::init(int sockfd, const sockaddr_in &addr){
  	m_sockfd = sockfd;
      m_address = addr;
      addfd(m_epollfd, sockfd, true);
      m_user_count++;
  }

• 关闭连接

  void close_conn(bool real_close);
  /*
  我们可以思考一下有关关闭连接需要涉及到哪些操作。
  1、首先，如果一个连接关闭了，我们需要将其从内核事件表上移除
  2、当前连接数目也会减一
  这里我们准备先实现一个从内核事件表上移除文件描述符的函数（void removefd），在实现关闭连接
  */

  移除文件描述符

  void removefd(int epollfd, int fd){
      epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_DEL, fd, 0);
      close(fd);
  }

  关闭连接

  void http_conn::close_conn(bool real_close){
      if(real_close && m_sockfd != -1){
          removefd(m_epollfd, m_sockfd);
          m_sockfd = -1;
          m_user_count--;
      }
  }

• 处理客户请求

  void process();
  /*
  关于如何处理客户连接请求的问题，我们从最原始的地方出发。
  首先，你了解一个http请求的基本格式吗？因为我们只有在了解http请求的通用格式后才知道如何对其进行解析
  下面，我将展示一个最基本的GET请求格式
  */

  GET /path/to/resource?param1=value1&param2=value2 HTTP/1.1
  Host: www.example.com
  User-Agnet: Mozilla/5.0 (platform; rv:geckoversion) Gecko/geckotrail Firefox/firefoxversion
  Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8
  Accept-Language: en-US,en;q=0.5
  Accept-Encoding: gzip, deflate, br
  Connection: keep-alive
  # 关于这个GET请求的详细解释我提一个chatgpt的解释在这，可以阅读一下
  下面是逐行详细解释：
  1. `GET /path/to/resource?param1=value1&param2=value2 HTTP/1.1`
     - `GET`: 这是HTTP请求的方法。`GET` 方法用于请求指定的资源。与POST相比，GET请求是只读的，并且用于获取数据而不是发送数据。
     - `/path/to/resource`: 这是请求的资源路径，通常是文件或者其他资源的位置。
     - `?`: 这个符号表示URL的查询部分的开始。
     - `param1=value1&param2=value2`: 这是查询字符串。在此例中，有两个参数，`param1`和`param2`，它们的值分别是`value1`和`value2`。`&`符号用于分隔查询参数。
     - `HTTP/1.1`: 表示使用的HTTP版本，这里是1.1。
  
  2. `Host: www.example.com`
     - `Host`: 这是HTTP头的名称。它指定了请求的目标主机和域名。
     - `www.example.com`: 请求的目标域名。
  
  3. `User-Agent: Mozilla/5.0 (platform; rv:geckoversion) Gecko/geckotrail Firefox/firefoxversion`
     - `User-Agent`: 这是HTTP头的名称。它描述了发出请求的用户代理的类型，通常是浏览器。
     - `Mozilla/5.0`: 这是用户代理的一般标记。虽然名为Mozilla，但它并不仅仅代表Mozilla浏览器，大多数浏览器都会以这种方式标识。
     - `(platform; rv:geckoversion)`: 这部分提供了关于用户代理的详细信息，例如它在哪个平台上运行。
     - `Gecko/geckotrail`: 这是Gecko渲染引擎的标识及其版本。
     - `Firefox/firefoxversion`: 表示用户代理是Firefox浏览器，后面跟着其版本。
  
  4. `Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8`
     - `Accept`: HTTP头名称，表示客户端可以处理的内容类型。
     - 该头的值列出了浏览器接受的MIME类型，按照优先级排序。例如，`text/html` 表示HTML文档，而`q=0.9`表示相对优先级。
  
  5. `Accept-Language: en-US,en;q=0.5`
     - `Accept-Language`: HTTP头名称，表示用户代理偏好的自然语言。
     - `en-US,en`: 这指示用户代理首先希望接收美国英语的内容，其次是英语。
  
  6. `Accept-Encoding: gzip, deflate, br`
     - `Accept-Encoding`: HTTP头名称，表示用户代理可以接受的内容编码。
     - `gzip, deflate, br`: 这些是可以接受的编码方法，用于内容压缩。
  
  7. `Connection: keep-alive`
     - `Connection`: HTTP头名称，表示是否持续连接。
     - `keep-alive`: 表示浏览器希望服务器保持连接，以便于后续的请求可以复用相同的TCP连接。
  
  这个请求大体上是一个典型的HTTP GET请求，由HTTP方法、资源路径、HTTP版本、多个头字段组成。每个头字段都有其特定的语义和目的。

  现在我们知道了HTTP请求格式了，那么到底如何解析它呢？这里就要引入一种叫做“有限状态机”的方法了，有关这个方法的具体描述与实现，大家可以看我的另一篇文章。

• 非阻塞读操作

• 非阻塞写操作

第一个知识点：iovec

这里先介绍一个iovec结构体，因为我们在写HTTP响应的时候需要用到。

#include <sys/uio.h>

struct iovec{
  ptr_t iov_base;
  size_t iov_len;
};

// struct iovec结构体，指针成员iov_base指向一个缓冲区，这个缓冲区是存放read_v所接收的数据或者write_v将要发送的数据。成员iov_len在各种情况下分别确定了接收的最大长度和实际写入的长度。

int readv(int fd, const struct iovec *vector, int count);
int writev(int fd, const struct iovec *vector, int count);

下面给出一个应用实例

#include <stdio.h>
#include <sys/uio.h>

int main(){
    static char part1[] = "This is from writev";
    static int part2 = 65;
    static char part3[] = "[";
    
    struct iovec iov[3];
    
    iov[0].iov_base = part3;
    iov[0].iov_len = strlen(part3);
    
    iov[1].iov_base = part1;
    iov[1].iov_len = strlen(part1);
    
    iov[2].iov_base = &part2;
    iov[2].iov_len = sizeof(int);
    
    writev(1, iov, 3);
    
    printf("\n");
    
    return 0;
}

第二个知识点：va_list, vsnprintf

参考链接：https://blog.csdn.net/dengzhilong_cpp/article/details/54944676

参考链接：https://blog.csdn.net/luliplus/article/details/124123219

以上是今天要写代码的基础知识，下面开始正式代码

/*写HTTP响应*/
bool http_conn::write(){
    int temp = 0;
    int bytes_have_send = 0;
    int bytes_to_send = m_write_idx;
    if(bytes_to_send == 0){
        modfd(m_epollfd, m_sockfd, EPOLLIN);
        init();
        return true;
    }

    while(1){
        temp = writev(m_sockfd, m_iv, m_iv_count);
        if(temp <= -1){
            if(errno == EAGAIN){
                modfd(m_epollfd, m_sockfd, EPOLLIN);
                return true;
            }
            unmap();
            return false;
        }

        bytes_to_send -= temp;
        bytes_have_send += temp;
        if(bytes_to_send <= bytes_have_send){
            unmap();
            if(m_linger){
                init();
                modfd(m_epollfd, m_sockfd, EPOLLIN);
                return true;
            }
            else{
                modfd(m_epollfd, m_sockfd, EPOLLIN);
                return false;
            }
        }
    }
}

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