Linux 下搭建简易的 HTTP 服务器完成图片显示

2022 年 3 月 31 日
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1. 前言

这篇文章作为 Linux 下 socket(TCP)网络编程的练习，使用 C 语言代码搭建一个简单的 HTTP 服务器，完成与浏览器之间的交互，最终在浏览器上显示一张图片；通过这个例子可以巩固 socket 里多线程使用，也可以方便学习了解 HTTP 协议。

2. HTTP 协议介绍

HTTP 协议本身是基于 TCP 通信协议来传递数据(HTML 文件, 图片文件-也叫超文本传输协议)，HTTP 协议必须工作在客户端-服务端架构上(本身底层就是 TCP)，HTTP 默认端口号为 80(浏览器访问默认就是 80 端口)，但是你也可以改为 8080 或者其他端口(可以手动指定端口)。

HTTP 协议是无连接的,也就是限制每次连接只处理一个请求;服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。

3. HTTP 的消息结构

客户端向 HTTP 服务器发送的请求消息格式包括了 4 个部分:请求行（request line）、请求头部（header）、空行、请求数据

下面这个是浏览器的请求，可以对比上面这张图的格式:

GET / HTTP/1.1Host: 10.0.0.6Connection: keep-aliveUpgrade-Insecure-Requests: 1User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/94.0.4606.81 Safari/537.36Accept: 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=0.9Accept-Encoding: gzip, deflateAccept-Language: zh-CN,zh;q=0.9

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HTTP 常用的请求是 GET 和 POST 。

HTTP1.0 定义了三种请求方法： GET, POST 和 HEAD 方法。HTTP1.1 新增了五种请求方法： OPTIONS, PUT, DELETE, TRACE 和 CONNECT 方法。

HTTP 服务器向客户端的响应也由四个部分组成，分别是：状态行、消息报头、空行、响应正文。

例如:

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

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上面列出的报文字段含义:HTTP/1.0 200 OK: Http/1.0 表示当前协议为 Http。 1.0 是协议的版本。 200 表示成功

Content-type : 告诉浏览器回送的数据类型

Content-Length: 告诉浏览器报文中实体主体的大小,也就是返回的内容长度

上面字段里回复的状态码一般有好几种，分别是：200 - 请求成功 301 - 资源（网页等）被永久转移到其它 URL404 - 请求的资源（网页等）不存在 500 - 内部服务器错误

4. HTTP 交互流程

第一次请求是由 HTTP 客户端(浏览器)发起的，HTTP 服务器收到请求后，对请求进行解析，然后完成后续的交互。

如果要在浏览器上显示一张图片，那么交互的流程大致如下:

要让浏览器在界面显示一张图片，还得编写一个 HTML 代码给浏览器，直接用一个图片标签即可。

当前程序使用的 HTML 代码比较简单，代码下面贴出来了：

<! 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>

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然后还得准备一张 JPG 图片，作为资源文件，方便传递给浏览器，本地文件结构如下:

5. 案例代码: 搭建 HTTP 服务器

下面代码采用多线程形式响应浏览器的请求。

#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>
/*函数功能: 服务器向客户端发送响应数据*/int HTTP_ServerSendFile(int client_fd,char *buff,char *type,char *file){    /*1. 打开文件*/    int fd=open(file,2);    if(fd<0)return -1;    /*2. 获取文件大小*/    struct stat s_buff;    fstat(fd,&s_buff);    /*3. 构建响应头部*/    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. 发送响应头*/    if(write(client_fd,buff,strlen(buff))!=strlen(buff))return -2;    /*5. 发送消息正文*/    int cnt;    while(1)    {        cnt=read(fd,buff,1024);        if(write(client_fd,buff,cnt)!=cnt)return -3;        if(cnt!=1024)break;    }    return 0;}
/*线程工作函数*/void *thread_work_func(void *argv){    int client_fd=*(int*)argv;    free(argv);
    unsigned int cnt;    unsigned char buff[1024];    //读取浏览器发送过来的数据    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);    //退出线程    pthread_exit(NULL);}
int main(int argc,char **argv){       if(argc!=2)    {        printf("./app <端口号>\n");        return 0;    }
    signal(SIGPIPE,SIG_IGN); //忽略 SIGPIPE 信号--防止服务器异常退出
    int sockfd;    /*1. 创建socket套接字*/    sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);    int on = 1;    setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));
    /*2. 绑定端口号与IP地址*/    struct sockaddr_in addr;    addr.sin_family=AF_INET;    addr.sin_port=htons(atoi(argv[1])); // 端口号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("服务器:端口号绑定失败.\n");    }    /*3. 设置监听的数量,表示服务器同一时间最大能够处理的连接数量*/    listen(sockfd,20);
    /*4. 等待客户端连接*/    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("客户端连接失败.\n");            return 0;        }        printf("连接的客户端IP地址:%s\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr));        printf("连接的客户端端口号:%d\n",ntohs(client_addr.sin_port));
        /*创建线程*/        if(pthread_create(&thread_id,NULL,thread_work_func,client_fd))        {            printf("线程创建失败.\n");            break;        }        /*设置线程的分离属性*/        pthread_detach(thread_id);    }     /*5. 关闭连接*/    close(sockfd);    return 0;}