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一、引言

  在前2章的内容基本上已经讲解了整个的大致流程。在设计Http服务器时,我设计为四层的结构,最底层是网络传输层,就是socket编程。接着一层是请求和响应层,叫做Request和Response。在上一层是URL解析流程走向层。最顶层我设计为索引层。这一层主要多文件时对文件进行内存上的索引,加快文件的查找。或者可能是其他内容。在这一次中也包括了一些浏览器显示的页面内容。这些都是可以读者自行添加。

  在写这一章节时,我不知道该是从上往下讲解,还是从下往上讲解能让读者更加清楚我的设计。在思考中.....,最终选择从底层的socket层开始讲解。如果大家对此还有什么疑问可以查看前两章的内容。

二、socket编程

  在开始封装的时候,大家可以看看《Unix网路编程》这本书,主要的内容还是在上面,主要的代码和这本书上的大致一致。在这里我在梳理一下。我不会讲解所有的API,客户端上的API我就不讲解了,我只是说一下服务器用到的API。

  在开始讲解时,我需要说2种套接字。只要是为后面的内容做一下解释。当我们开始socket编程时,需要创建一个套接字和远程端进行连接的。在这句话中就包含了2种套接字。一种是监听套接字,一种是连接套接字。比如说监听套接字就是我们宿舍楼下的大爷,而连接套接字就是我们。当有一个连接叫做快递员到达楼下时,被宿舍楼下大爷发现了,其实就是监听套接字发现有连接进来了。然后大爷告诉我们,你的快递来了,然后我们下楼向快递员签字拿快递,这就是建立了连接。

  从上面得知我们需要一个监听套接字,也就是宿舍大爷。创建如下:

  int socket(int family,int type,int protocal);

  发现没有,返回值就是套接字,其实就是一个整数,或者称为文件描述符。因为在linux下所有的设备都是文件,所以可以用一个唯一的整数代表某个含义。该返回-1时代表创建套接字失败。一般我们TCP编程参数填写会是listenfd= socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);创建的是流套接字,具体内容可以看上面提到的书籍。

  接下来我们需要绑定套接字,为什么?因为我们向系统申请了一个套接字(宿舍大爷)后,可是他还没有工作地点呢,我们需要为他安排工作地点。工作地点也就是端口,要表示一个唯一的工作地点,计算机需要IP和端口同时制定才能确定唯一。

  int bind(int sockfd,const struct sockaddr*myaddr,socklen_t addrlen);

  若成功返回0,否则返回-1。第一个参数代表着刚才创建的套接字listenfd。struct sockaddr是一个通用套接字结构,其实我们传输的确实struct sockaddr_in{}这样的结构,需要进行强制转换,原因是这些API都比较老了,历史原因造成的,主要是之前没有void*这个类型。socklen_t就是一个无符号的整数类型。调用方式一般为

bind(listenfd,(struct sockaddr*)&serveraddr,sizeof(serveraddr));

  这个serveraddr的填充如下:

              bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
              serveraddr.sin_family=AF_INET;
              serveraddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
              serveraddr.sin_port=htons(PORT);

而serveraddr的类型确实struct sockaddr_in;

   现在也为宿舍大爷安排了工作地点了,接下来无非就是让大爷工作了,不然申请过来干什么...

  int listen(int sockfd,int backlog);

  若成功返回0失败为-1.第一个套接字还是刚才的监听套接字,backlog这个参数主要涉及到未完成连接队列和已完成连接队列的问题。现在理解为最大的连接数即可,具体看上面的书本。

  最后一个就是当大爷发现了快递员,并确定他的身份后,叫我们下来,这是就是下面的api

  int accept(int sockfd,struct sockaddr*chliaddr,socklent_t *addrlen);

  成功的话返回连接套接字 ,就是我们自己,否则返回-1。在这三个参数中第一个还是这个监听套接字listenfd,第二个和第三个可以获取连接者的身份。来着的IP和端口。

  一般如果不用设为NULL。例子如下:

     clientlen = sizeof(struct sockaddr_in);
     int fd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&clientaddr,&clientlen);

  当不为clientlen填写一个默认值的话,程序会报错的,尽管这个参数叫做获取长度,但是我们要是需要先设置大小。

  接下来的就是我们与快递员通讯了。我们接受快递员递给我的快递,这个行为就是read。就是把内容写入打自己的存储空间。

  ssize_t read(int sockfd,void*buf,size_t nbyte);

  读取成功返回实际读取的字节数,如果返回0表示已经输送完毕,小于0表示输入错误,buf就是自己存放接受到的内容,nbyte表示这个空间的大小。这里记住sockfd现在填写的是连接套接字,是我们自己,而不是老大爷了。

  ssize_t write(int sockfd,const void* buf,size_t nbytes);

  该函数把buf中nbytes字节内容写入sockfd套接字,发送给对方。成功返回实际写了多少字节,失败返回-1。

  到这里已经讲完需要用到的API,但是最后两个read和write有点特殊,因为在一些linux系统中,当系统发生中断时,可能会停止read或者write。这是我们需要重新调用该函数。为了能正确的获取数据,需要填写一些代码,仅仅的调用这2个函数是不够的。

  下面就是这个套接字的代码段。把套接字封装在一个命名空间为TCP的Socket类中。

  头文件(include/socket.h)

 1 /*
 2  * tcp.h
 3  *
 4  */
 5 
 6 #ifndef SOCKET_H_
 7 #define SOCKET_H_
 8 #include<iostream>
 9 #include<sys/socket.h>
10 #include<sys/types.h>
11 #include<netinet/in.h>
12 #include<errno.h>
13 #include <string.h>
14 //#include <unistd>
15 namespace TCP{
16     class Socket {
17     public:
18         Socket();
19         ~Socket();
20         int server_socket();
21         int server_listen();
22         int server_accept();
23         int server_bind();
24         void  server_init();
25         void  getClient(sockaddr_in* caddr);
26         int server_read(int fd,char*recvBuf,ssize_t maxlen);
27         int server_write(int fd,char*sendBuf,ssize_t maxlen);
28         void server_close(int confd) ;
29     private:
30         int __readline(int fd,char*recvBuf,ssize_t maxlen) ;
31         int __writen(int fd,char*sendBuf,ssize_t maxlen) ;
32         int listenfd;
33         int confd;
34         struct sockaddr_in serveraddr;
35         socklen_t serverlen;
36         static const int PORT=80;
37     };
38 }
39 #endif /* SOCKET_H_ */

源文件(src/socket.h)

  1 #include "socket.h"
  2 namespace TCP{
  3     Socket::Socket() {
  4     }
  5     Socket::~Socket() {
  6     }
  7     int Socket::server_socket() {
  8         listenfd= socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
  9         if(listenfd !=-1){
 10             std::cout<<"server_socket() ...succeed"<<std::endl;
 11         }else{
 12             std::cout<<"server_socket() ...failed"<<std::endl;
 13         }
 14         return listenfd;
 15     }
 16 
 17     int Socket::server_listen() {
 18         int ret = listen(listenfd,100);
 19         if(ret ==0){
 20             std::cout<<"server_listen() ...succeed"<<std::endl;
 21         }else{
 22             std::cout<<"server_listen() ...failed"<<std::endl;
 23         }
 24         return ret;
 25     }
 26     void Socket::server_close(int confd) {
 27         close(confd);
 28     }
 29     int Socket::server_accept() {
 30         clientlen = sizeof(struct sockaddr_in);
 31         int fd = accept(listenfd,(struct sockaddr *)&clientaddr,&clientlen);
 32         if(fd !=-1){
 33             std::cout<<"server_accept() ...succeed"<<std::endl;
 34         }else{
 35             std::cout<<"server_accept() ...failed"<<std::endl;
 36         }
 37         return fd;
 38     }
 39     int Socket::server_bind() {
 40          int ret =bind(listenfd,(struct sockaddr*)&serveraddr,sizeof(serveraddr));
 41          if(ret ==0){
 42              std::cout<<"server_bind() ...succeed"<<std::endl;
 43          }else{
 44              std::cout<<"server_bind() ...failed"<<std::endl;
 45          }
 46          return ret;
 47     }
 48     void  Socket::server_init() {
 49         bzero(&serveraddr,sizeof(serveraddr));
 50         serveraddr.sin_family=AF_INET;
 51         serveraddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
 52         serveraddr.sin_port=htons(PORT);
 53 
 54     }
 55     ssize_t Socket::server_read(int fd,char*recvBuf,ssize_t maxlen) {
 56         long  long havedreadCount=0;
 57         int readCount=0;
 58         while(1){
 59             readCount = __readline(fd,recvBuf+havedreadCount,maxlen);
 60             havedreadCount+=readCount;
 61             //std::cout<<"readCount:"<<readCount<<std::endl;
 62             if(readCount==0)//当一行是\r\n时,空行,表示这一次读完。
 63                 break;
 64         }
 65         return 0;
 66 
 67     }
 68     ssize_t Socket::server_write(int fd,char*sendBuf,ssize_t maxlen){
 69 
 70         return __writen(fd,sendBuf,maxlen);
 71     }
 72     int Socket::__writen(int fd,char*sendBuf,ssize_t maxlen){
 73         size_t nleft;
 74         ssize_t nwritten;
 75         const char *ptr;
 76         ptr=sendBuf;
 77         nleft=maxlen;
 78         //int count=0;
 79 
 80         while(nleft>0){
 81             if((nwritten=write(fd,ptr,nleft))<=0){
 82                 if(nwritten<0&& errno==EINTR)
 83                     nwritten=0;
 84                 else{
 85                     return -1;
 86                 }
 87             }
 88             nleft-=nwritten;
 89             ptr+=nwritten;
 90         }
 91         return maxlen;
 92     }
 93     int Socket::__readline(int fd,char*recvBuf,ssize_t maxlen) {
 94         ssize_t n,rc;
 95         char c,*ptr;
 96         ptr=recvBuf;
 97         for(n=1;n<maxlen;n++){
 98         again:
 99             if((rc=read(fd,&c,1))==1){
100                 *ptr++=c;
101                 //std::cout<<c;
102                 if(c=='\n')
103                     break;
104             }else if(rc ==0){
105                  *ptr=0;
106                  return n-1;
107             }else{
108                 if(errno ==EINTR)
109                     goto again;
110                 return -1;
111             }
112         }
113         *ptr=0;
114         if(n==2&&*(ptr-2)=='\r'&&*(ptr-1)=='\n')
115             n=0;
116         return n;
117     }
118 }

  到这里可以看到这一层的内容已经完成,如果感兴趣,请关注我,继续查看下面的讲解《Http服务器实现文件上传与下载(四)》