什么是断点续传

上图是我们平时在浏览器下载文件的场景，下载的本质是数据的传输。当出现网络异常，浏览器异常，或者文件源的服务器异常，下载都可能会终止。而当异常解除后，重新下载文件，我们希望从上一次下载的位置开始下载，而不是从头开始下载。这就是断点续传

断点续传的实现

ETag头部字段

ETag是用来标识文件的头部字段，由用户自己设定，其目的是表示文件的唯一性，修改过的文件和原文件是不同的。

ETag由服务端设置

static void download(const httplib::Request& req, httplib::Response& resp)
{
    //......

    //服务端设置ETag头部字段
    resp.set_header("ETag", "......");

    //......
}

浏览器解析响应，发现有ETag字段，保存并在下次发送GET请求时包含。ETag搭配Range字段实现断点续传

Range

当服务端返回的响应中有Accept-Ranges头部字段，代表服务端允许断点续传

客户端此时发送的请求可以携带Range头部字段，形式如下：

//服务端响应设置允许断点续传
static void download(const httplib::Request& req, httplib::Response& resp)
{
    //......

    //bytes表示客户端数据请求区间的单位
    resp.set_header("Accept-Ranges", "bytes");

    //......
}

//客户端请求断点续传区间
static void download(const httplib::Request& req, httplib::Response& resp)
{
    //......
    
    //val是服务端上一次发送的ETag
    res.set_header("If-Range", ETag);
    //val的bytes是服务端返回的断点区间的单位
    //start-end代表重传start到end区间的数据，比如5430-66758
    res.set_header("Range", "bytes=start-end");

    //......
}

//服务端返回响应
static void download(const httplib::Request& req, httplib::Response& resp)
{
    //......

    //响应的文件数据范围是start-end，文件总大小为fsize
    resp.set_header("Content-Range, "start-end/fsize");
    //重新设置ETag
    resp.set_header("ETag", "......");

    //......
}

• 服务端设置Accept-Range字段，val值一般为bytes。该字段表示服务端支持断点续传，以字节单位传输数据
• ETag表示服务端上某一版本资源的唯一标识，如果资源被改动，则ETag改变。客户端收到ETag表示会保存

当下载中断时，浏览器重新下载文件，则第二次的http请求需要包含If-Range字段和Range字段

• If-Range字段：保存服务端响应的ETag字段的信息。用于服务端判断是否和上一次请求的资源一致，一致则断点续传，不一致则从头重新下载
• Range字段：记录断点请求的数据区间，bytes start-end，表示请求服务器资源从第start字节开始到第end个字节的数据

收到客户端发送的断点续传的http响应，需要包含Content-Range字段和ETag字段4

• Content-Range: start-end/文件大小，表示http响应包含文件数据从start开始到end结束的文件数据，文件大小表示文件总大小
• ETag：服务端资源的唯一标识

当服务端返回的数据是断点续传的数据区间时，状态码是206

示例断点续传的请求&响应如下：

GET /download/a.txt http/1.1
If-Range: "文件唯一标识"
Range: bytes=89-999
-------------------------------------------
HTTP/1.1 206 Partial Content
Accept-Ranges: bytes
Content-Range: bytes 89-999/100000
Content-Type: application/octet-stream
ETag: "文件唯一标识"

对应文件从89到999字节的数据。

编码实现

使用httplib实现断点续传。

基本逻辑：

1. 查看客户端请求是否包含If-Range字段，有则匹配请求文件的ETag，没有则是正常下载文件
2. 若相同，说明客户端请求断点续传，解析Range字段，将start-end的数据填入响应的正文部分。并设置头部字段
3. 若不同，说明客户端请求的数据被修改了，则需要从头下载，返回文件全部数据。并设置头部字段

以上逻辑，我们需要手动解析客户端响应的Range字段，但httplib已经帮我们解析了，以下源码是httplib做的部分处理

这部分表示，httplib解析客户端请求，如果包含Range字段，会自动设置响应的状态码为206

这部分是httplib解析Range字段，在返回文件数据时，会根据Range字段的解析结果，截断文件数据。所以我们在代码编写时不管是正常下载，还是断点续传都直接响应文件全部数据即可， 如果是断点续传，httplib会帮我们进行数据截断，如果start-end是5430-66347，就截出这部分数据返回给客户端

示例代码如下：

//生成ETag
//ETag = 文件名 + 文件大小 + 文件最后一次修改时间
static std::string getETag(const std::string& filename, const struct stat st)
{
    std::string ETag;
    ETag = filename + std::to_string(st.st_size) + std::to_string(st.m_tim);
    return ETag;
}    


//返回客户端要下载的文件
static void download(const httplib::Request& req, httplib::Response& resp)
{
    //1. 获取客户端请求的资源路径:req.path。截取最后一个/后的字符串，为文件名
    //2. 根据资源路径，获取文件信息
    auto pos = req.path.find_last_of('/');
    std::string filename
    if(pos == std::string::npos)
        filename = req.path;
    else
        filename = req.path.substr(pos + 1);
    struct stat st;
    stat(filename.c_str(), &st);
    //查看请求是否有If-Range(记录之前服务器响应的ETag)
    bool retrans = true;
    std::string old_etag;
    //有If-Range，两种可能：有修改，全部重传；没有修改，断点续传
    if(req.has_header("If-Range"))
    {
       old_etag = req.get_header_value("If-Range");
       if(old_etag == getETag(info, st))
           retrans = false;
    }
    //4. 读取文件信息到响应中
    std::ifstream ifs(filename.c_str(), std::ios::binary);
    //读取文件内容
    body.resize(st.s_size);
    ifs.read(&body[0], st.s_size);
    //5. 设置头部字段
    resp.set_header("ETag", getETag(info, st));
    resp.set_header("Accept-Ranges", "bytes");//提供断点续传
    resp.set_header("Content-Type", "application/octet-stream");//下载文件
    if(retrans)
    {
       //文件有修改，需要重传文件
       //ETag  Accept-Ranges bytes(断点续传)
       resp.status = 200;
    }
    else
    {
       //断点续传实现:获取头部字段中Range:bytes start-end，解析请求文件的起始和结束
       //再返回响应时，对文件内容进行截断
       //但httplib都实现了，他检测到req中有Range，然后进行处理，甚至会设置resp的状态码
       //我们只要返回完整的文件，httplib会对文件进行截断，最后响应正文中只有start-end的文件内容
                
       //resp.set_header("Content-Range", "bytes start-end/fsize");//原本还要设置这个头部字段，httplib帮我们做了
       resp.status = 206;//断点续传的状态码
    }
}