【网络编程】web服务器shttpd源码剖析——命令行和文件配置解析

news2024/10/5 16:23:51

 

hello ！大家好呀！ 欢迎大家来到我的网络编程系列之web服务器shttpd源码剖析——命令行解析，在这篇文章中，你将会学习到在Linux内核中如何创建一个自己的并发服务器shttpd，并且我会给出源码进行剖析，以及手绘UML图来帮助大家来理解，希望能让大家更能了解网络编程技术！！！

希望这篇文章能对你有所帮助，大家要是觉得我写的不错的话，那就点点免费的小爱心吧！

               

目录

   ​编辑 一.命令行和文件配置

    ​编辑1.1 命令行是什么？

​编辑1.2 文件配置作用

​编辑二.需求分析

​编辑2.1 命令行参数需求分析

​编辑2.2 文件配置需求分析

​编辑三.具体实现

 ​编辑3.1 命令行参数设置与解析

​编辑3.2 文件配置参数设置与解析

​编辑四：源码分析

​编辑4.1 命令行配置以及解析设计

​编辑4.2 文件配置以及解析设计

    一.命令行和文件配置

    1.1 命令行是什么？

在 shttpd 中，命令行界面（CLI）允许用户启动、停止和控制服务器，以及配置服务器的各种参数。

shttpd 命令行的作用主要包括：

  1. 启动和停止服务器：通过命令行，可以启动或停止 shttpd 服务。

  2. 配置服务器：通过命令行参数，可以设置服务器的各种运行参数，比如端口号、文档根目录、日志文件等。

  3. 查看服务器状态：一些命令行参数可以帮助用户查看服务器的当前状态，例如查看服务器版本、查看已加载的模块等。

  4. 执行服务器维护任务：命令行还可以用来执行一些维护任务，如重载配置文件、重启服务等。

  5. 脚本化控制：命令行工具可以与脚本结合使用，允许自动执行重复性任务或集成到更复杂的工作流程中。

  6. 调试和故障排除：在服务器出现问题时，命令行工具可以用来调试和诊断问题。

1.2 文件配置作用

在 shttpd 和其他许多 web 服务器中，文件配置是一种用来设置服务器参数和行为的机制。这些配置通常存储在一个或多个文本文件中，服务器在启动或运行时读取这些文件来决定如何处理客户端请求。文件配置的作用包括：

  1. 持久化设置：与命令行参数相比，文件配置可以将设置持久化保存，这意味着服务器重启后配置仍然有效。

  2. 方便管理：对于复杂的配置，通过文件进行设置比在命令行中输入一系列参数更为方便和直观。

  3. 模块化配置：可以将不同的配置项分门别类地放置在不同的文件中，便于管理和更新。

  4. 灵活性和可扩展性：通过修改配置文件，可以轻松地添加或修改服务器的功能，而无需重新编译服务器软件。

  5. 共享和分发：配置文件可以轻松地复制到其他服务器或共享给其他用户，从而快速设置多个服务器实例。

  6. 环境适应性：可以根据不同的运行环境（如开发、测试、生产环境）使用不同的配置文件，使服务器在不同的环境下运行。

  7. 安全性：可以通过配置文件设置用户权限、安全证书等重要安全参数，保护服务器免受未授权访问。

  8. 错误处理：配置文件可以用来定义错误处理逻辑，如自定义错误页面、日志记录等。

shttpd 的配置文件通常是简单的文本文件，其中包含了服务器的各种设置，如监听的端口、文档根目录、访问控制等。通过编辑这些配置文件，管理员可以自定义服务器的行为，以满足特定的需求。

二.需求分析

2.1 命令行参数需求分析

服务器SHTTPD 可以动态配置启动参数，例如服务器的侦听端口、支持客户端并发访问的数量、超时时间的设置、访问 Web网页的路径等。采用参数配置和文件配置两种支持方式，在优先级上， 参数配置比文件配置的优先级高， 参数配置的选项值会覆盖文件配置的选项。

命令行参数配置：（我们需要启动参数是可以动态配置的）

2.2 文件配置需求分析

配置文件的名称为 SHTTPD. conf, 默认路径为“/etc”下。

配置文件的格式如下:

[#注释][空格]关键字[空格]=[空格] value]

配置文件中的一行为#开头的注释或者选项配置， 不支持空行， 关键字右边的值不含有空格。各部分如下定义。

#注释： 一行以#开始表示此行为注释， 程序不对此行进行分析。

空格： 可以为0个或者多个空格。
 

关键字： 可以为如下的字符串， 大小写必须完全匹配。

ListenPort: 侦听端口。

MaxClient: 最大客户端并行访问数。

DocumentRoot: Web 网页根目录。

CGIRoot: CGI程序根目录。

DefaultFile: 默认访问网页名称。

TimeOut： 客户端连接空闲超时时间。

值：用户对关键字选项的配置， 全部为字符串。值中不能有引号、换行符、空格尾的空格将被解释为值的一部分), ListenPort、TimeOut等不支持十六进制的“0x”方

下面为配置文件实例。

#SHTTPD Web服务器配置文件示例
#侦听端口ListenPort=80
#最大并发访问客户端数目MaxClient=8
#Web网页根目录DocumentRoot = /home/www/
#CGI根目录CGIRoot  = /home/www/cgi-bin/
#默认访问文件名DefaultFile  = default. htm
#客户端空闲连接超时时间TimeOut  = 5

其实际过程如下图：
 

三.具体实现

 3.1 命令行参数设置与解析

对于命令行参数的解析，我们使用getopt_long函数来实现快捷解析。

getopt_long 函数是 GNU C 库提供的一个函数，用于解析命令行参数。它是对标准 getopt 函数的扩展，支持长选项和短选项。长选项是指那些以两个破折号 -- 开头，后面跟一个单词或多个单词的选项，而短选项则是以一个破折号 - 开头，后面跟一个字符的选项。

下面是 getopt_long 函数的基本用法和参数解释：

#include <getopt.h>

int getopt_long(int argc, char * const argv[],
                const char *optstring,
                const struct option *longopts, int *longindex);

参数说明：

  • argc 和 argv：这两个参数通常直接从 main 函数的参数传递过来，分别代表命令行参数的数量和参数数组。

  • optstring：这是一个字符串，用于指定程序接受哪些短选项。每个字符代表一个选项，如果选项后面跟一个冒号 :，则表示该选项后面必须跟一个参数。

  • longopts：这是一个 struct option 数组，用于指定程序接受哪些长选项。struct option 的定义如下：

    struct option {
    const char *name;   // 长选项的名称，不包括 `--`
    int has_arg;        // 是否有参数，可以是 no_argument, required_argument, optional_argument
    int *flag;          // 如果不为 NULL，则 getopt_long 返回 0，并且将 val 的值赋给 flag 指向的变量
    int val;            // 如果 flag 为 NULL，则 getopt_long 返回 val 的值
};

  • longindex：如果这个参数不为 NULL，getopt_long 会将当前长选项在 longopts 数组中的索引存储在该指针指向的位置。

  • getopt_long 函数的返回值是下一个选项字符，如果所有选项都解析完毕，则返回 -1。如果遇到未知选项，则返回 ?。

那么命令行参数中的选项定义是什么样的呢？

 设置如下形式的参数来提供命令行参数选项的解析， 其中短参数类型为：

"c:d:f:ho:l:m:t:";

对应的长参数类型为：

{"CGIRoot",  required_argument, NULL, 'c'},

{"ConfigFile",  required_argument, NULL, 'f'},

{"DefaultFile",  required_argument, NULL, 'd'},

{"DocumentRoot",  required_argument, NULL, 'o'},

{"ListenPort",  required_argument, NULL, 'l'},

{"MaxClient",  required_argument, NULL, 'm'},

{"TimeOut",  required_argument, NULL, 't'},

3.2 文件配置参数设置与解析

 大致过程可以用以下uml图解释：

四：源码分析

4.1 命令行配置以及解析设计

//start from the very beginning,and to create greatness
//@author: Chuangwei Lin
//@E-mail：979951191@qq.com
//@brief： 命令行解析代码和配置文件解析的实现

#include "lcw_shttpd.h"

//短选项的配置为c:d:f:h:o:l:m:t:
static char* shortopts="c:d:f:h:o:l:m:t:";
//长选项的配置
//option是getop_long的一个结构体参数p531
static struct option longopts[]=
{
    {"CGIRoot",required_argument,NULL,'c'},
    {"ConfigFile",required_argument,NULL,'f'},
    {"DefaultFile",required_argument,NULL,'d'},
    {"DocumentRoot",required_argument,NULL,'o'},
    {"ListenPort",required_argument,NULL,'l'},
    {"MaxClient",required_argument,NULL,'m'},
    {"TimeOut",required_argument,NULL,'t'},
    {"Help",no_argument,NULL,'h'},
    {0,0,0,0},
}
//初始化时服务器的默认配置
extern struct conf_opts conf_para=
{
    "/usr/local/var/www/cgi-bin/",//CGI根目录
    "index.html",//默认文件名称
    "/usr/local/var/www/",//根文件目录
    "/etc/SHTTPD.conf",//配置文件路径和名称
    8080, //监听端口
    4, //最大客户端数量
    3,//超时时间
    2//初始化线程数量
};
/******************************************************
函数名：display_usage(void)
参数：无
功能：显示参数输入方法
*******************************************************/
void display_usage(void)
{
    printf("*******************Chuangwei Lin*******************\n");
    printf("sHTTPD -l number -m number -o path -c path -d filename -t seconds -o filename\n");
    printf("sHTTPD --ListenPort number\n");
    printf(" --MaxClient number\n");
    printf(" --DocumentRoot) path\n");
    printf(" --DefaultFile) filename\n");
    printf(" --CGIRoot path \n");
    printf(" --DefaultFile filename\n");
    printf(" --TimeOut seconds\n");
    printf(" --ConfigFile filename\n");
}
/******************************************************
函数名：conf_readline(int fd, char *buff, int len)
参数：文件描述符，缓冲区，长度
功能：读取配置文件的一行
*******************************************************/
static int conf_readline(int fd, char *buff, int len)
{
    int n = -1;
    int i = 0;
    int begin = 0;
    memset(buff, 0, len);//清缓冲区
    for(i =0; i<len;begin?i++:i)//当开头部分不为'\r'或者'\n'时i计数
    { //begin真则i++
        n = read(fd, buff+i, 1);//读一个字符
        if(n == 0)//文件末尾
        {
            *(buff+i) = '\0';
            break;
        }
        else if(*(buff+i) == '\r' ||*(buff+i) == '\n')
        {//是回车换行
            if(begin)
            {//为一行
                *(buff+i) = '\0';    
                break;
            }
        }
        else
        {
            begin = 1;
        }
    }
    return i;
}

static char* l_opt_arg;//存输入参数
/******************************************************
函数名：Para_CmdParse(int argc,char* argv[])
参数：argc:参数个数 ，argv:参数的字符串数组，两个参数一般是从main()函数的输入参数中直接传来
功能：命令行解析函数，利用getopt_long函数实现
*******************************************************/
static int Para_CmdParse(int argc,char* argv[])
{
    int c;
    int len;
    int value;
    //遍历输入参数，设置配置参数
    while((c=getopt_long(argc,argv,shortopts,longopts,NULL))!=-1)
    {    
        switch(c)    
        { //getopt_long()如果有输入参数，则输入参数为optarg
            case:'c'//CGI跟路径
             l_opt_arg = optarg;
             if (l_opt_arg && l_opt_arg[0] != ':')
             {
                 len = strlen(l_opt_arg);
                 memcpy(conf_para.CGIRoot,l_opt_arg,len+1);//更新
             }
                break;
            case:'d'//默认文件名称
             l_opt_arg = optarg;
             if (l_opt_arg && l_opt_arg[0] != ':')
             {
                 len = strlen(l_opt_arg);
                 memcpy(conf_para.DefaultFile,l_opt_arg,len+1);
             }
                break;
            case:'f'//配置文件名称和路径
             l_opt_arg = optarg;
             if (l_opt_arg && l_opt_arg[0] != ':')
             {
                 len = strlen(l_opt_arg);
                 memcpy(conf_para.ConfigFile,l_opt_arg,len+1);
             }
                break;
            case:'o'//根文件路径
             l_opt_arg = optarg;
             if (l_opt_arg && l_opt_arg[0] != ':')
             {
                 len = strlen(l_opt_arg);
                 memcpy(conf_para.DocumentRoot,l_opt_arg,len+1);
             }
                break;
            case:'l'//侦听端口
             l_opt_arg = optarg;
             if (l_opt_arg && l_opt_arg[0] != ':')
             {
                 len = strlen(l_opt_arg);
                 value = strtol(l_opt_arg,NULL,10);//转化字符串为整形
                 if (value != LONG_MAX && value != LONG_MIN)
                 {
                     conf_para.ListenPort = value;//更新
                 }
             }
                break;
            case:'m'//最大客户端数量
             l_opt_arg = optarg;
             if (l_opt_arg && l_opt_arg[0] != ':')
             {
                 len = strlen(l_opt_arg);
                 value = strtol(l_opt_arg,NULL,10);//转化字符串为整形
                 if (value != LONG_MAX && value != LONG_MIN)
                 {
                     conf_para.MaxClient = value;//更新
                 }
             }
                break;
            case:'t'//超时时间
             l_opt_arg = optarg;
             if (l_opt_arg && l_opt_arg[0] != ':')
             {
                 len = strlen(l_opt_arg);
                 value = strtol(l_opt_arg,NULL,10);//转化字符串为整形
                 if (value != LONG_MAX && value != LONG_MIN)
                 {
                     conf_para.TimeOut = value;//更新
                 }
             }
                break;
            case:'?'
                printf("Invalid para \n");
            case:'h'
                display_usage();
                break;
        }
    }
}

4.2 文件配置以及解析设计

/******************************************************
函数名：Para_CmdParse(int argc,char* argv[])
参数：argc:参数个数 ，argv:参数的字符串数组，两个参数一般是从main()函数的输入参数中直接传来
功能：命令行解析函数，利用getopt_long函数实现
*******************************************************/
static int Para_CmdParse(int argc,char* argv[])
{
    int c;
    int len;
    int value;
    //遍历输入参数，设置配置参数
    while((c=getopt_long(argc,argv,shortopts,longopts,NULL))!=-1)
    {    
        switch(c)    
        { //getopt_long()如果有输入参数，则输入参数为optarg
            case:'c'//CGI跟路径
             l_opt_arg = optarg;
             if (l_opt_arg && l_opt_arg[0] != ':')
             {
                 len = strlen(l_opt_arg);
                 memcpy(conf_para.CGIRoot,l_opt_arg,len+1);//更新
             }
                break;
            case:'d'//默认文件名称
             l_opt_arg = optarg;
             if (l_opt_arg && l_opt_arg[0] != ':')
             {
                 len = strlen(l_opt_arg);
                 memcpy(conf_para.DefaultFile,l_opt_arg,len+1);
             }
                break;
            case:'f'//配置文件名称和路径
             l_opt_arg = optarg;
             if (l_opt_arg && l_opt_arg[0] != ':')
             {
                 len = strlen(l_opt_arg);
                 memcpy(conf_para.ConfigFile,l_opt_arg,len+1);
             }
                break;
            case:'o'//根文件路径
             l_opt_arg = optarg;
             if (l_opt_arg && l_opt_arg[0] != ':')
             {
                 len = strlen(l_opt_arg);
                 memcpy(conf_para.DocumentRoot,l_opt_arg,len+1);
             }
                break;
            case:'l'//侦听端口
             l_opt_arg = optarg;
             if (l_opt_arg && l_opt_arg[0] != ':')
             {
                 len = strlen(l_opt_arg);
                 value = strtol(l_opt_arg,NULL,10);//转化字符串为整形
                 if (value != LONG_MAX && value != LONG_MIN)
                 {
                     conf_para.ListenPort = value;//更新
                 }
             }
                break;
            case:'m'//最大客户端数量
             l_opt_arg = optarg;
             if (l_opt_arg && l_opt_arg[0] != ':')
             {
                 len = strlen(l_opt_arg);
                 value = strtol(l_opt_arg,NULL,10);//转化字符串为整形
                 if (value != LONG_MAX && value != LONG_MIN)
                 {
                     conf_para.MaxClient = value;//更新
                 }
             }
                break;
            case:'t'//超时时间
             l_opt_arg = optarg;
             if (l_opt_arg && l_opt_arg[0] != ':')
             {
                 len = strlen(l_opt_arg);
                 value = strtol(l_opt_arg,NULL,10);//转化字符串为整形
                 if (value != LONG_MAX && value != LONG_MIN)
                 {
                     conf_para.TimeOut = value;//更新
                 }
             }
                break;
            case:'?'
                printf("Invalid para \n");
            case:'h'
                display_usage();
                break;
        }
    }
} 
/******************************************************
函数名：Para_FileParse(char* file)
参数：文件
功能：文件配置解析函数
*******************************************************/
void Para_FileParse(char* file)
{
    #define LINELENGTH 256
    char line[LINELENGTH];//读取缓冲区
    char *name = NULL,*value = NULL;//用于获取关键字和值
    int fd = -1;//文件描述符
    int n = 0;
    fd = open(file,O_RDONLY);//只读方式打开配置文件
    if (-1 == fd)//错误检查
    {
        goto EXITPara_FileParse;//退出
    }
    //命令格式如下
    //[#注释|[空格]关键字[空格]=[空格]value]
    //
    while((n = conf_readline(fd,line,LINELENGTH))!= 0)//每次读取一行
    {
        char *pos = line;//文件位置指针
        while(isspace(*pos))
        {
            pos++;//跳过一行开头部分的空格
        }
        if(*pos == '#')//如果是注释
        {
            continue;//那就读取下一行
        }
        name = pos;//此时的位置就是关键字的开头
        while(!isspace(*pos) && *pos != '=')//不是空格也不是’=‘，则继续读直到读完关键字
        {
            pos++;
        }
        *pos = '\0';//得到关键字
        while(isspace(*pos))//再次跳过值前面的空格
        {
            pos++;
        }
        value = pos;
        while(!isspace(*pos) && *pos != '\r' && *pos != '\n')//读到结束
        {
            pos++;
        }
        pos = '\0';//得到值
        //根据关键字，将值赋给配置文件的结构
        int ivalue;
        if(strncmp("CGIRoot",name,7))
        {
            memcpy(conf_para.CGIRoot,value,strlen(value)+1);
        }
        else if(strncmp("DefaultFile",name,11))
        {
            memcpy(conf_para.DefaultFile,value,strlen(value)+1);
        }
        else if(strncmp("DocumentRoot",name,12))
        {
            memcpy(conf_para.DocumentRoot,value,strlen(value)+1);
        }
        else if(strncmp("ListenPort",name,10))
        {
            ivalue = strtol(value,NULL,10);//转化字符串为整形
            conf_para.ListenPort = ivalue;
        }
        else if(strncmp("MaxClient",name,9))
        {
            ivalue = strtol(value,NULL,10);//转化字符串为整形
            conf_para.MaxClient = ivalue;
        }
        else if(strncmp("TimeOut",name,7))
        {
            ivalue = strtol(value,NULL,10);//转化字符串为整形
            conf_para.TimeOut = ivalue;
        }

    }
    close(fd);//关闭文件
EXITPara_FileParse:
    return ;
}
/******************************************************
函数名：display_para()
参数：无
功能：显示配置的参数
*******************************************************/
static void display_para()
{
    printf("*******************Chuangwei Lin*******************\n");
    printf("sHTTPD ListenPort: %d\n",conf_para.ListenPort);
    printf(" MaxClient: %d\n", conf_para.MaxClient);
    printf(" DocumentRoot: %s\n",conf_para.DocumentRoot);
    printf(" DefaultFile:%s\n",conf_para.DefaultFile);
    printf(" CGIRoot:%s \n",conf_para.CGIRoot);
    printf(" DefaultFile:%s\n",conf_para.DefaultFile);
    printf(" TimeOut:%d\n",conf_para.TimeOut);
    printf(" ConfigFile:%s\n",conf_para.ConfigFile);
}
/******************************************************
函数名：Para_Init(int argc, char *argv[])
参数：参数个数，和参数字符串
功能：初始化配置
*******************************************************/
void Para_Init(int argc, char *argv[])
{
    //解析命令行输入参数
    Para_CmdParse(argc, argv);
    //解析配置文件配置参数 
    if(strlen(conf_para.ConfigFile))
     {
         Para_FileParse(conf_para.ConfigFile);
     }
    display_para();
    return ;//返回配置参数
}

   好啦！到这里这篇文章就结束啦，关于实例代码中我写了很多注释，如果大家还有不懂得，可以评论区或者私信我都可以哦！！ 感谢大家的阅读，我还会持续创造网络编程相关内容的，记得点点小爱心和关注哟！  

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