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Linux下搭建HTTP服務(wù)器完成圖片顯示功能

更新時(shí)間：2022年04月13日 10:25:07 作者：DS小龍哥

這篇文章作為L(zhǎng)inux下socket(TCP)網(wǎng)絡(luò)編程的練習(xí)，使用C語(yǔ)言代碼搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的HTTP服務(wù)器，完成與瀏覽器之間的交互，最終在瀏覽器上顯示一張圖片；通過(guò)這個(gè)例子可以鞏固socket里多線程使用，也可以方便學(xué)習(xí)了解HTTP協(xié)議

1. 前言

作為L(zhǎng)inux下socket(TCP)網(wǎng)絡(luò)編程的練習(xí)，使用C語(yǔ)言代碼搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的HTTP服務(wù)器，完成與瀏覽器之間的交互，最終在瀏覽器上顯示一張圖片。

2. HTTP協(xié)議介紹

HTTP協(xié)議本身是基于TCP通信協(xié)議來(lái)傳遞數(shù)據(jù)(HTML 文件, 圖片文件-也叫超文本傳輸協(xié)議)，HTTP協(xié)議必須工作在客戶端-服務(wù)端架構(gòu)上(本身底層就是TCP)，HTTP 默認(rèn)端口號(hào)為 80(瀏覽器訪問(wèn)默認(rèn)就是80端口)，但是你也可以改為 8080 或者其他端口(可以手動(dòng)指定端口)。

HTTP協(xié)議是無(wú)連接的,也就是限制每次連接只處理一個(gè)請(qǐng)求;服務(wù)器處理完客戶的請(qǐng)求，并收到客戶的應(yīng)答后，即斷開(kāi)連接。采用這種方式可以節(jié)省傳輸時(shí)間。

3. HTTP的消息結(jié)構(gòu)

客戶端向HTTP服務(wù)器發(fā)送的請(qǐng)求消息格式包括了4個(gè)部分:
請(qǐng)求行（request line）、請(qǐng)求頭部（header）、空行、請(qǐng)求數(shù)據(jù)

下面這個(gè)是瀏覽器的請(qǐng)求，可以對(duì)比上面這張圖的格式:

GET / HTTP/1.1
Host: 10.0.0.6
Connection: keep-alive
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/94.0.4606.81 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

HTTP常用的請(qǐng)求是GET和POST 。

HTTP1.0 定義了三種請(qǐng)求方法： GET, POST 和 HEAD 方法。
HTTP1.1 新增了五種請(qǐng)求方法： OPTIONS, PUT, DELETE, TRACE 和 CONNECT 方法。

HTTP服務(wù)器向客戶端的響應(yīng)也由四個(gè)部分組成，分別是：狀態(tài)行、消息報(bào)頭、空行、響應(yīng)正文。

例如:

"HTTP/1.1 200 OK\r\n"
"Content-type:image/jpeg\r\n"
"Content-Length:1234\r\n"
"\r\n"
"...............正文............."

上面列出的報(bào)文字段含義:
HTTP/1.0 200 OK: Http/1.0 表示當(dāng)前協(xié)議為 Http。 1.0 是協(xié)議的版本。 200 表示成功

Content-type : 告訴瀏覽器回送的數(shù)據(jù)類型

Content-Length: 告訴瀏覽器報(bào)文中實(shí)體主體的大小,也就是返回的內(nèi)容長(zhǎng)度

上面字段里回復(fù)的狀態(tài)碼一般有好幾種，分別是：
200 - 請(qǐng)求成功
301 - 資源（網(wǎng)頁(yè)等）被永久轉(zhuǎn)移到其它 URL
404 - 請(qǐng)求的資源（網(wǎng)頁(yè)等）不存在
500 - 內(nèi)部服務(wù)器錯(cuò)誤

4. HTTP交互流程

第一次請(qǐng)求是由HTTP客戶端(瀏覽器)發(fā)起的，HTTP服務(wù)器收到請(qǐng)求后，對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行解析，然后完成后續(xù)的交互。

如果要在瀏覽器上顯示一張圖片，那么交互的流程大致如下:

要讓瀏覽器在界面顯示一張圖片，還得編寫(xiě)一個(gè)HTML代碼給瀏覽器，直接用一個(gè)圖片標(biāo)簽即可。

當(dāng)前程序使用的HTML代碼比較簡(jiǎn)單，代碼下面貼出來(lái)了：

<! DOCTYPE HTML>
<html>
	<head>
		<title>jpg</title>
		<meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=iso-8859-1" />
	</head>
	
	<body>
		<center><img src="www/123.jpg" width="512px" height="384px" />
		</center>
	</body>
</html>

然后還得準(zhǔn)備一張JPG圖片，作為資源文件，方便傳遞給瀏覽器，本地文件結(jié)構(gòu)如下:

5. 案例代碼: 搭建HTTP服務(wù)器

下面代碼采用多線程形式響應(yīng)瀏覽器的請(qǐng)求。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <dirent.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <pthread.h>

/*
函數(shù)功能: 服務(wù)器向客戶端發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)
*/
int HTTP_ServerSendFile(int client_fd,char *buff,char *type,char *file)
{
    /*1. 打開(kāi)文件*/
    int fd=open(file,2);
    if(fd<0)return -1;
    /*2. 獲取文件大小*/
    struct stat s_buff;
    fstat(fd,&s_buff);
    /*3. 構(gòu)建響應(yīng)頭部*/
    sprintf(buff,"HTTP/1.1 200 OK\r\n"
                "Content-type:%s\r\n"
                "Content-Length:%d\r\n"
                "\r\n",type,s_buff.st_size);
    /*4. 發(fā)送響應(yīng)頭*/
    if(write(client_fd,buff,strlen(buff))!=strlen(buff))return -2;
    /*5. 發(fā)送消息正文*/
    int cnt;
    while(1)
    {
        cnt=read(fd,buff,1024);
        if(write(client_fd,buff,cnt)!=cnt)return -3;
        if(cnt!=1024)break;
    }
    return 0;
}

/*線程工作函數(shù)*/
void *thread_work_func(void *argv)
{
    int client_fd=*(int*)argv;
    free(argv);

    unsigned int cnt;
    unsigned char buff[1024];
    //讀取瀏覽器發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)
    cnt=read(client_fd,buff,1024);
    buff[cnt]='\0';
    printf("%s\n",buff);

    if(strstr(buff,"GET / HTTP/1.1"))
    {
        HTTP_ServerSendFile(client_fd,buff,"text/html","www/image_text.html");
    }
    else if(strstr(buff,"GET /www/123.jpg HTTP/1.1"))
    {
        HTTP_ServerSendFile(client_fd,buff,"image/jpeg","www/888.jpg");
    }
    else if(strstr(buff,"GET /favicon.ico HTTP/1.1"))
    {
        HTTP_ServerSendFile(client_fd,buff,"image/x-icon","www/1.ico");
    }
    
    close(client_fd);
    //退出線程
    pthread_exit(NULL);
}

int main(int argc,char **argv)
{   
    if(argc!=2)
    {
        printf("./app <端口號(hào)>\n");
        return 0;
    }

    signal(SIGPIPE,SIG_IGN); //忽略 SIGPIPE 信號(hào)--防止服務(wù)器異常退出

    int sockfd;
    /*1. 創(chuàng)建socket套接字*/
    sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    int on = 1;
    setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));

    /*2. 綁定端口號(hào)與IP地址*/
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family=AF_INET;
    addr.sin_port=htons(atoi(argv[1])); // 端口號(hào)0~65535
    addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;    //inet_addr("0.0.0.0"); //IP地址
    if(bind(sockfd,(const struct sockaddr *)&addr,sizeof(struct sockaddr))!=0)
    {
        printf("服務(wù)器:端口號(hào)綁定失敗.\n");
    }
    /*3. 設(shè)置監(jiān)聽(tīng)的數(shù)量,表示服務(wù)器同一時(shí)間最大能夠處理的連接數(shù)量*/
    listen(sockfd,20);

    /*4. 等待客戶端連接*/
    int *client_fd;
    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t addrlen;
    pthread_t thread_id;
    while(1)
    {
        addrlen=sizeof(struct sockaddr_in);
        client_fd=malloc(sizeof(int));
        *client_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)&client_addr,&addrlen);
        if(*client_fd<0)
        {
            printf("客戶端連接失敗.\n");
            return 0;
        }
        printf("連接的客戶端IP地址:%s\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
        printf("連接的客戶端端口號(hào):%d\n",ntohs(client_addr.sin_port));

        /*創(chuàng)建線程*/
        if(pthread_create(&thread_id,NULL,thread_work_func,client_fd))
        {
            printf("線程創(chuàng)建失敗.\n");
            break;
        }
        /*設(shè)置線程的分離屬性*/
        pthread_detach(thread_id);
    } 
    /*5. 關(guān)閉連接*/
    close(sockfd);
    return 0;
}