網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用集成了我們已經(jīng)學(xué)到的很多概念：進(jìn)程板壮、信號(hào)、字節(jié)順序合住、存儲(chǔ)器映射绰精、動(dòng)態(tài)分配等撒璧，同時(shí)客服端-服務(wù)器模型是一個(gè)新的知識(shí)，我們將所有的這些結(jié)合起來(lái)笨使，創(chuàng)建一個(gè)微小的Web服務(wù)器卿樱，提供瀏覽器靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的訪問(wèn)。

1.1 客戶(hù)端--服務(wù)器模型

每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都是基于一個(gè)客戶(hù)端進(jìn)程和一個(gè)服務(wù)器進(jìn)程建立起來(lái)的硫椰，服務(wù)器管理資源繁调，客服端請(qǐng)求某種服務(wù)，客戶(hù)端和服務(wù)器都是一個(gè)運(yùn)行中的程序最爬。典型的示意圖如下：

我們以一個(gè)郵件客服端訪問(wèn)文件為例：

① 客戶(hù)端發(fā)送一個(gè)瀏覽文件的請(qǐng)求給Web服務(wù)器涉馁；

② 服務(wù)器接收請(qǐng)求以后门岔，解釋它爱致，從資源中取出相應(yīng)的文件；

③ 服務(wù)器將文件發(fā)送到請(qǐng)求的客戶(hù)端寒随；

④ 客戶(hù)端接收并顯示在屏幕上糠悯。

1.2 網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)是連接客戶(hù)端與服務(wù)器之間的通路，對(duì)于單個(gè)的主機(jī)而言妻往，網(wǎng)絡(luò)只是插在IO總線上的一種互艾，從網(wǎng)絡(luò)上接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)適配器-IO總線-橋-存儲(chǔ)器總線-主存：

上圖只是一個(gè)簡(jiǎn)圖，我們來(lái)簡(jiǎn)單的討論一下具體的實(shí)現(xiàn)

在網(wǎng)絡(luò)建立的初期讯泣，是通過(guò)一個(gè)集線器纫普，實(shí)現(xiàn)無(wú)差別的所有主機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。同交換機(jī)不同好渠，集線器不是點(diǎn)到點(diǎn)昨稼，它的每次轉(zhuǎn)發(fā)都是針對(duì)所有的主機(jī)，這就形成了一個(gè)局域網(wǎng)拳锚。后來(lái)又加入了橋假栓，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)直接的互相連接，總體的架構(gòu)圖如下：

新加入的橋霍掺，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)學(xué)習(xí)匾荆，哪兒主機(jī)可以通過(guò)哪個(gè)端口方便到達(dá)，如果將A發(fā)送到B杆烁，當(dāng)?shù)竭_(dá)橋X的時(shí)候牙丽，橋發(fā)現(xiàn)A到B就是本局域網(wǎng)的事情，就會(huì)丟棄到這個(gè)幀兔魂。而當(dāng)A發(fā)送到C的時(shí)候烤芦，橋X只會(huì)將幀發(fā)送到橋Y再由橋Y分發(fā)到C，而節(jié)省了帶寬入热。

路由器有兩個(gè)不同的端口拍棕，WAN（廣域網(wǎng)）連接更大的局域網(wǎng)晓铆，LAN（本地網(wǎng)）連接本地主機(jī)，結(jié)構(gòu)如下：

網(wǎng)絡(luò)上的硬件已經(jīng)全部連接好了绰播，但是我們的主機(jī)各有不同骄噪，有不同的主機(jī)、不同的系統(tǒng)各種千差萬(wàn)別蠢箩，是如何通過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)求同存異的链蕊。

通過(guò)協(xié)議發(fā)送，我們?nèi)祟?lèi)社會(huì)也是一樣的谬泌，為了達(dá)成某種一致性滔韵，不至于以后扯皮，我們會(huì)實(shí)現(xiàn)簽訂一個(gè)協(xié)議掌实，將需要調(diào)解的問(wèn)題和責(zé)任全部列出陪蜻，而且竟可能傾其所有，在以后的操作中不會(huì)有含糊不清或者界定不明的問(wèn)題贱鼻，也就能更好的合作宴卖，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也是一樣通過(guò)建立一套TCP/IP協(xié)議族，實(shí)現(xiàn)不同主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸：

下圖是客戶(hù)端A發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)端B的過(guò)程：

① 客服端將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)拷貝到緩沖區(qū)邻悬；

② 主機(jī)A上運(yùn)行的協(xié)議軟件（TCP|IP）把實(shí)際要發(fā)送的數(shù)據(jù)加入PH（互聯(lián)網(wǎng)包頭）和FH1（LAN1幀頭）症昏，創(chuàng)建一個(gè)LAN1的幀發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)適配器中；

③ 主機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)適配器（連接在IO總線）收到了這個(gè)LAN1幀以后通過(guò)網(wǎng)線發(fā)送到路由器的LAN1端口父丰；

④ 收到了這個(gè)LAN1幀的時(shí)候肝谭，將其發(fā)送到協(xié)議軟件上；

⑤ 路由器的協(xié)議軟件將LAN1幀的舊的LAN1幀頭剝落蛾扇，加入到實(shí)際發(fā)送的主機(jī)LAN2幀頭攘烛，并將其發(fā)送到路由器LAN2端口上；

⑥ 路由器LAN2將數(shù)據(jù)拷貝到網(wǎng)線上屁桑；

⑦ 主機(jī)B的適配器從網(wǎng)線上收到了這個(gè)幀的時(shí)候医寿，將其傳送到協(xié)議軟件；

⑧ 協(xié)議軟件幀頭和包頭吧實(shí)際的數(shù)據(jù)拷貝出來(lái)蘑斧；

1.3 全球IP因特網(wǎng)

每臺(tái)主機(jī)都支持TCP\IP協(xié)議靖秩，并運(yùn)行著這個(gè)軟件，IP協(xié)議提供基本的命名方法和傳送機(jī)制竖瘾，我們來(lái)看看windows上運(yùn)行的這個(gè)協(xié)議：

① IP地址

IP地址是一個(gè)無(wú)符號(hào)的32位整數(shù)沟突，存儲(chǔ)在如下的結(jié)構(gòu)中：

統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序是以大端的字節(jié)順序，IP地址也是使用大端法存放的捕传，如果不同的話需要使用一些函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換：

IP地址有時(shí)候是使用點(diǎn)分的十進(jìn)制表示的如：192.168.1.1惠拭，而下面的函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)將點(diǎn)分十進(jìn)制的IP地址轉(zhuǎn)成網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序的IP地址：

② 域名

域名是一種將IP地址映射為一組人性化的字符串的機(jī)制，而域名的集合是一個(gè)層次結(jié)構(gòu)：

第一層域名是一個(gè)非營(yíng)利性組織定義的，常見(jiàn)的有.com职辅、edu棒呛、gov等

第二層cmu.edu是按照先后順序獲得的，一旦獲得了cmu域携，就可以向下生成cs\ece等

每一組由字符串映射到IP地址的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下圖：

而負(fù)責(zé)解析這種映射的稱(chēng)為DNS數(shù)據(jù)庫(kù)簇秒，保存著成千上萬(wàn)的上圖中的條目結(jié)構(gòu)。應(yīng)用程序可以通過(guò)gethostbyname和gethostbyaddr函數(shù)顯示的從DNS數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索條目：

我們來(lái)看一個(gè)程序：

從給定的域名或者IP地址中打印出相應(yīng)的主機(jī)名秀鞭、別名和地址列表：

可以看出趋观，多個(gè)域名可以映射多個(gè)IP地址

③ 因特網(wǎng)的連接

我們通常使用的是一個(gè)套接字完成一個(gè)客服端與服務(wù)端之間的雙向連接的

每個(gè)端是由該端的地址：端口組成，其中服務(wù)端的端口通常是固定的锋边，而客服端的端口是臨時(shí)分配的皱坛，當(dāng)形成了一個(gè)套接字對(duì)的時(shí)候，就可以開(kāi)始雙向通信了豆巨。

1.4 套接字函數(shù)

當(dāng)我們進(jìn)行客戶(hù)端與服務(wù)端之間的雙向通信的時(shí)候剩辟，我們使用的是一組套接字函數(shù)，來(lái)看一張總的圖：

客戶(hù)端：

① socket函數(shù)：創(chuàng)建一個(gè)套接字描述符

我們通常使用clientfd = socket（AF_INET, SOCK_STREAM, 0）搀矫；來(lái)描述抹沪，其中AF_INET表示使用互聯(lián)網(wǎng)，SOCK_STREAM表示使用套接字連接的一個(gè)端點(diǎn)瓤球；

② connect函數(shù)：客服端建立同服務(wù)器的連接

③ 客戶(hù)端封裝socket和connect函數(shù)：open_clientfd函數(shù)

我們首先創(chuàng)建了套接字的描述（行7），然后檢索DNS主機(jī)條目敏弃，并拷貝第一個(gè)IP地址到serveraddr中卦羡，發(fā)起一個(gè)connect（行16）請(qǐng)求，成功時(shí)返回clientfd給調(diào)用函數(shù)麦到。

服務(wù)端：

① bind函數(shù)：高數(shù)內(nèi)核將my_addr中的服務(wù)器套接字地址和套接字描述符sockfd聯(lián)系起來(lái)：

原型是：int bind(int sockfd, struct scokaddr *my_addr, int addrlen);

② listen函數(shù)：被動(dòng)的監(jiān)聽(tīng)绿饵，告訴內(nèi)核被服務(wù)端使用

原型是：int listen(int sockfd, int backlog);將sockfd轉(zhuǎn)化為監(jiān)聽(tīng)套接字

③ 封裝：bind和listen成為open_listenfd函數(shù)

④ accept函數(shù)：等待客戶(hù)端的連接，創(chuàng)建已連接描述符

監(jiān)聽(tīng)描述符創(chuàng)建一次存在于整個(gè)生命周期瓶颠，已連接描述符只存在于一個(gè)客戶(hù)端拟赊，可以創(chuàng)建并發(fā)服務(wù)器。

第一步：服務(wù)器調(diào)用accept粹淋，等待連接到達(dá)監(jiān)聽(tīng)描述符吸祟；

第二步：客戶(hù)端調(diào)用connect函數(shù)，發(fā)送一個(gè)連接請(qǐng)求到監(jiān)聽(tīng)描述符桃移；

第三步：打開(kāi)一個(gè)已連接描述符connfd（4）通過(guò)connfd和clientfd交換數(shù)據(jù)屋匕。

實(shí)例：回聲（echo）客服端與服務(wù)端

客戶(hù)端：echoclient.c

服務(wù)端：echoserveri.c

運(yùn)行效果：

第一步：?jiǎn)?dòng)服務(wù)器2017端口

第二步：客服端開(kāi)始連接本機(jī)127.0.0.1 2017端口，并發(fā)送字符串

1.5 Web服務(wù)器相關(guān)知識(shí)

① 基礎(chǔ)：

Web客戶(hù)端（瀏覽器）與服務(wù)器之間的交互是基于一個(gè)HTTP協(xié)議借杰，同常規(guī)的FTP協(xié)議不同过吻，傳輸?shù)氖浅谋緲?biāo)記語(yǔ)言（HTML）

② Web服務(wù)器發(fā)送的內(nèi)容

是一個(gè)MIME類(lèi)型的序列

以?xún)煞N不同的方式發(fā)送到瀏覽器：

1> 取一個(gè)磁盤(pán)文件，返回給瀏覽器（靜態(tài)內(nèi)容）蔗衡；

2> 取一個(gè)可執(zhí)行文件纤虽，返回給瀏覽器（動(dòng)態(tài)內(nèi)容）乳绕。

URL：通用資源定位符（Universal Resource Locator）

URL是為每個(gè)文件定位使用的，其實(shí)也就是每個(gè)文件的名字逼纸，如：

訪問(wèn)：http://www.google.com:80/index.html請(qǐng)求/index.html文件靜態(tài)內(nèi)容

訪問(wèn)：http://www.google.com:8000/cgi-bin/adder?15000&213請(qǐng)求可執(zhí)行文件cgi-bin/adder

注：其中1500&213是執(zhí)行文件的兩個(gè)傳入?yún)?shù)

注：后綴中的“/”不代表根目錄刷袍，請(qǐng)求的時(shí)候所有服務(wù)器默認(rèn)為主頁(yè)，解釋為/index.html

③ HTTP事務(wù)

1> 請(qǐng)求

我們使用telnet 對(duì)www.aol.com 80端口進(jìn)行連接樊展，然后輸入我們的請(qǐng)求：由兩部分組成

請(qǐng)求行：GET / HTTP/1.1要求獲取/index.html文件的內(nèi)容;

請(qǐng)求頭：host:www.aol.com附加額外信息呻纹；

最后我們以一個(gè)換行符號(hào)將我們的請(qǐng)求發(fā)送給服務(wù)器。

2> 響應(yīng)

響應(yīng)由三部分組成

響應(yīng)行：HTTP/1.1 301 Moved Permanently ;

多個(gè)響應(yīng)頭和響應(yīng)主體構(gòu)成

其中狀態(tài)碼有以下幾種：

④ 服務(wù)動(dòng)態(tài)內(nèi)容

1> 瀏覽器如何將參數(shù)傳遞給服務(wù)器

使用 专缠？符號(hào)分割文件名和參數(shù)雷酪，使用&符號(hào)分割不同的參數(shù)；

2> 服務(wù)器如何將參數(shù)傳遞給子進(jìn)程

如果一個(gè)服務(wù)器收到一個(gè)瀏覽器（客戶(hù)端）發(fā)送的一個(gè)類(lèi)似請(qǐng)求：

GET /cgi-bin/adder?15000&213 HTTP/1.1

我們的adder程序遵照CGI標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)涝婉，這樣子進(jìn)程將傳入CGI的環(huán)境變量QUERY_STRING設(shè)置為15000&213哥力，這樣在adder程序運(yùn)行的時(shí)候就可以調(diào)用getenv（獲取環(huán)境變量）來(lái)獲得參數(shù)

3> 服務(wù)器如何將其他信息傳遞給子進(jìn)程

依照CGI標(biāo)準(zhǔn)定義的函數(shù)還可以設(shè)置環(huán)境變量，有下面這些可以使用

4> 子進(jìn)程將輸出發(fā)送到哪里

子進(jìn)程加載并運(yùn)行CGI程序以前墩弯，將CGI程序的標(biāo)準(zhǔn)輸出從定位到了客服端已關(guān)聯(lián)描述符（使用dup2函數(shù)）吩跋，這樣一來(lái)任何標(biāo)準(zhǔn)輸出都會(huì)發(fā)送到客服端去了。同時(shí)子進(jìn)程還要負(fù)責(zé)生成conten-type和content-length兩個(gè)響應(yīng)頭渔工，解釋所發(fā)送的內(nèi)容锌钮，以及終止的空行。

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CGI程序adder引矩，只是簡(jiǎn)單的將傳入的參數(shù)相加梁丘，并返回給客戶(hù)端

1.6 實(shí)例：創(chuàng)建一個(gè)微小的Web服務(wù)器

我們匯總我們已經(jīng)學(xué)到的所有內(nèi)容，創(chuàng)建一個(gè)只有200多行代碼的小型Web服務(wù)器旺韭，不過(guò)麻雀雖小氛谜，東西還是滿多的，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)內(nèi)容的訪問(wèn)区端，我們直接上完整的代碼值漫。

① 主程序mian部分：

首先通過(guò)特定的端口創(chuàng)建一個(gè)監(jiān)聽(tīng)描述符，然后就進(jìn)入了無(wú)限循環(huán)中织盼，通過(guò)accept函數(shù)創(chuàng)建已連接的描述符connfd杨何，執(zhí)行doit事務(wù)。

② doti事務(wù)

③ 解析URI函數(shù)：parse_uri

首先悔政，我們解析請(qǐng)求行晚吞，并且只處理GET方法，然后對(duì)URI進(jìn)行解析谋国，返回一個(gè)標(biāo)識(shí)確定到底是靜態(tài)頁(yè)面還是動(dòng)態(tài)頁(yè)面槽地，分別調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)處理。

首先是確定到底是靜態(tài)內(nèi)容還是動(dòng)態(tài)內(nèi)容，如果是靜態(tài)內(nèi)容捌蚊，首先清除CGI參數(shù)串集畅，然后將URI轉(zhuǎn)化為一個(gè)相對(duì)路徑名，如果沒(méi)有指定缅糟，默認(rèn)的轉(zhuǎn)向到home.html頁(yè)面挺智，返回1；如果是動(dòng)態(tài)的內(nèi)容窗宦，定位到赦颇？后面，抽取相應(yīng)的參數(shù)赴涵，將URI轉(zhuǎn)化為一個(gè)Unix文件名媒怯，返回0；

④ 忽略請(qǐng)求頭：read_requesthdrs函數(shù)

只是簡(jiǎn)單的已報(bào)頭結(jié)束的地方循環(huán)讀取整個(gè)報(bào)頭髓窜，然后不做任何處理扇苞，忽略它;

⑤ 處理靜態(tài)頁(yè)面：serve_static 和get_filetype

⑥ 處理動(dòng)態(tài)內(nèi)容：serve_dynamic

⑦ 錯(cuò)誤處理函數(shù)：clienterror

我們來(lái)看看運(yùn)行的效果，首先是解析動(dòng)態(tài)內(nèi)容寄纵，我們創(chuàng)建了一個(gè)主頁(yè)：home.html文件鳖敷，并且在服務(wù)端啟用了

顯示動(dòng)態(tài)內(nèi)容，我們使用之前的adder程序程拭，將1243和12相加定踱，并顯示

2017年05月07日 完